第三节　玻璃、陶瓷和水泥10分钟试讲教案

第三节 玻璃、陶瓷和水泥

一、教学目标

知识与技能：知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途。

过程与方法：激发学生学习化学的兴趣，使学生对化学与生产、生活实际的联系有进一步认识。

情感、态度与价值观：使学生认识到化学在现代社会、现代科技中的重要作用。

二、教学重难点

重点：水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料

难点：水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料

三、教学过程

[投影]人工吹制玻璃器皿

[学与问] 玻璃中含有什么物质？玻璃器皿为何能通过人工吹制方法制得？

[板书]一、玻璃

[自学］请大家阅读课本P59有关玻璃的内容，并填写下表

[板书]1、生产玻璃原料： 主要反应： 成分：

[讲述］在原料中SiO2用量较大，普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔化在一起得到的物质主要成分是SiO2。 [提问］为什么制取氟化氢气体或盛放氢氟酸时不能用玻璃容器？

[回答］因为玻璃中含有二氧化硅，而氢氟酸可以和二氧化硅发生化学反应。

[演示实验］取一根玻璃管，置于燃着的酒精喷灯上，把玻璃管拉成两支尖嘴管。

[观察］大家看到了什么？

[回答］玻璃受热、变软，可拉细。

[讲述］实验室里的胶头滴管就是这样制出来的。这说明普通玻璃在高温时易软化、变形。但如果我们在玻璃容器中进行的是高温下的化学反应，普通的玻璃仪器显然是不能满足要求的，这时我们可以用能承受较高温度的石英玻璃容器。石英玻璃的主要成分是二氧化硅，它的膨胀系数小，不怕温度的骤然变化，而且具有很高的化学稳定性，所以是一种制作高温容器的良好材料。[来源:学科网ZXXK]

[思考］看起来晶莹透明的玻璃是不是晶体呢？请大家思考后回答，说出判断的依据。

[讨论］（生甲）是。晶体都能反光，玻璃也能反光，所以是；（生乙）是。因为玻璃是一个规则的形体，看起来也是亮晶晶的；（生丙）不是。晶体都有规则的几何形状，玻璃没有；（生丁）不是。晶体都有固定的熔点，而玻璃没有。……

[讲解］好。看来大家都很爱动脑思考。事实上，玻璃不是晶体。因为晶体的外表特征是有一定的、整齐的、有规则的几何外形(当然，构成晶体的那个最小的单元是我们肉眼看不见的)，它有固定的熔点。而玻璃是介于结晶态和无定形态之间的一种物质状态，我们把它叫做玻璃态。

它的结构特点是：它的粒子不像晶体那样有严格的空间排列，但又不像无定形体那样无规则排列，而是“短程有序、远程无序”。即从小范围来看，它有一定的晶型排列；从整体来看，却像无定形的物质那样是无晶形的排列规律。所以玻璃态物质没有一定的熔点，而是在某一温度范围内逐渐软化变为液态。

[板书]2、玻璃态物质：短程有序、远程无序，没有一定的熔点，而是在某一温度范围内逐渐软化变为液态。[展示一小块普通玻璃] [提问］大家看，这是一块普通玻璃，当我们把若干块普通玻璃叠加，或从侧面看这块玻璃时，它都是绿色的。为什么？

[回答］因为原料中混有二价铁的缘故。

[展示]一块红色玻璃，一块蓝色玻璃

[提问］它们和我刚才取的那块普通玻璃的颜色不一样，是什么造成了它们的这种差别呢？

[回答］是因为在制造玻璃的过程当中，加入了金属氧化物。在红色玻璃中加的是氧化亚铜(Cu2O)，在蓝色玻璃中加的是氧化钴(Co2O3)。

[总结］很好。也就是说在制造玻璃的过程中，当我们加入某些金属氧化物时(如二氧化锰、二氧化锡等)，会使玻璃呈现不同的颜色。

[提问］请大家根据生活经验，说一下普通玻璃的优点和缺点是什么？

[回答］玻璃的透光性能好，但易碎，并且易伤人。用玻璃制成的物品美观，但就是不结实，如窗户上的玻璃，很容易被打破。玻璃不耐热，开水都能把它炸[来源:学科网ZXXK]

裂……

[讲述］大家说得都很好。也正是为了让玻璃“弃恶扬善”，玻璃专家们进行了深入的研究，并不断地制成有各种各样性能的特种玻璃。如石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃等。

[投影展示］

[讲述］钢化玻璃是将普通玻璃在电炉里加热软化后急速冷却而成的。其成分与普通玻璃一样，但经这样处理后，玻璃的内应力消失，机械强度增大，不易破碎。一旦破碎，碎块也没有尖锐的棱角，不易伤人，是一种安全玻璃。

[投影] 列车车厢玻璃是用钢化玻璃制成

[讲述]玻璃纤维是由熔融玻璃拉成或吹成的纤维，是玻璃钢中的增强材料。玻璃钢，是一种复合材料，质轻而坚硬，机械强度可与钢材相比，因此得名。

光学玻璃又称铅玻璃，它与普通成分不相同，主要由硅酸钾、硅酸铅和石英组成。生产中对原料纯度要求高、不能含有氧化铁等杂质，熔制过程要严格控制工艺，并采取搅拌等措施，排净气泡，保证料液高度均匀，只有这样，才能使制成的玻璃质地均匀，有很好的折光性等光学性能。

[阅读]资料卡片—变色玻璃(变色眼镜) 变色玻璃在制造过程中，预先掺进了对光敏感的物质，如氯化银、溴化银（统称卤化银）等，还有少量氧化铜催化剂。在变色眼镜的玻璃里，有和感光胶片的曝光成像十分相似的变化过程。卤化银见光分解，变成许许多多黑色的银微粒，均匀地分布在玻璃里，玻璃镜片因此显得暗淡，阻挡光线通行，这就是黑眼镜。当回到稍暗一点的地方，在氧化铜催化剂的促进下，银和卤素重新化合，生成卤化

银，玻璃镜片又变得透明起来

[板书]3、钢化玻璃：普通玻璃在电炉里加热软化后急速冷却而成的。

特种玻璃：石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃等。

有色玻璃：在制造玻璃的过程当中，加入了金属氧化物

变色玻璃：卤化银见光分解，稍暗一点的地方，在氧化铜催化剂的促进下，银和卤素重新化合，生成卤化银，

[投影]陶瓷图片：

[来源:Z§xx§k.Com]

[讲述]我国早在8000年前便发明了制陶技术，是世界上最先烧造和使用陶器的国家之一。陶瓷的发明是人类科技发展史上一个重要里程碑，是人类第一次学会用黏土等天然物为主要原料经过复杂的物理化学变化制造出的一种重要的人造材料。瓷器是中华文明的象征。在许多拉丁语系国家中，“瓷器”和“中国”都以“CHINA”这同一种字母拼音表示。

[板书]二、陶瓷

[提问]我国素有“瓷都”之称的地方在哪里？“陶都”之称的地方在哪里？

[回答]江西景德镇。浙江宜兴。

[讲述］对。景德镇所烧制的薄胎瓷器被誉为：“洁如玉、明如镜、薄如纸、声如磬。”可见有多么的精致了

[过渡] 水泥是一种非常重要的建筑材料，下面我们学习水泥的有关知识

[板书]三、水泥

[投影]

[阅读]课本63页有关水泥内容，并填写下表。[板书] 1、水泥主要原料：粘土石灰石(石膏)适量

[来源:Z§xx§k.Com]

主要成分：硅酸三钙：3CaO·SiO2硅酸二钙：2CaO·SiO2铝酸三钙：3CaO·Al2O3 主要性质：水硬性

[讲述]由上表可以看出，水泥最主要的性质是水硬性。即跟水混合搅拌并静置后，很容易凝固变硬，由于水泥具有这一优良特性，被用作建筑材料。又由于它在水中也能硬化，因此是水下工程必不可少的材料。

建筑用粘合剂——水泥沙浆的成分是水泥、沙子和水的混合物。混凝土是由水泥、沙子和碎石混合而成。目前，我国已成为世界上生产和使用水泥制品最多的国家。

[常识介绍]水泥的标号及钢筋混凝土。

[板书]2、水泥的标号及钢筋混凝土。

四、习题

【例题1】

(1)制备陶瓷和水泥共同的原料是

。 A.石灰石

B.黏土

C.石英

D.石膏

(2)对硅酸盐水泥的叙述不正确的是

。 A.是硅酸盐、铝酸盐、石膏等物质的混合物

B.水泥砂浆又称混凝土

C.具有水硬性,在空气和水中都能硬化,硬化是化学变化过程

D.水泥的热膨胀系数几乎与钢铁一样

【例题2】

目前已有多个国家的大汽车公司试制无冷却式陶瓷发动机汽车,这种陶瓷柴油发动机部件的受热面是由耐高温且不易传热的氮化硅陶瓷材料制造的。

(1)氮化硅具有硬度大、熔点高、化学性质稳定的特点,根据性质,推测氮化硅陶瓷的用途

(填序号)。 A.制造汽轮机叶片

B.制造有色玻璃

C.制造永久性模具

D.制造柴油机部件

(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐

蚀的化学方程式:

。 (3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛的保护下加强热发生反应,可得纯度较高的氮化硅,反应的化学方程式为

。 1．下列有关材料分类的说法,不正确的是(

) A.硅酸盐材料属于新型无机非金属材料

B.高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料,金属属于金属材料,但都属于结构材料

C.新型无机非金属材料包括半导体材料、光导纤维、氧化铝陶瓷等

D.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料,也属于高温结构材料

2．下列关于钢化玻璃的叙述,错误的是(

) A.它是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起所得到的物质

B.是把普通玻璃放在钢化炉里加热,使之软化,然后急速冷却制得的

C.它是具有空间网状结构的原子晶体,硬度很大,熔点也很高

D.它的机械强度比普通玻璃大4~6倍,不易破碎,且破碎时,碎块没有尖锐的棱角

3．下列叙述正确的是(

) ①石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同

②用石灰抹墙和用水泥砌墙过程的硬化原理相同

③玻璃、陶瓷、水泥容器均不能贮存氢氟酸

④酸均不能与酸性氧化物反应

A.①②

B.①③

C.②④

D.①④

4．与普通玻璃相比具有相同组成的是(

) A.钢化玻璃

B.光学仪器玻璃

C.石英玻璃

D.有色玻璃

5．我们看到的普通玻璃,一般都呈淡绿色,这是因为原料中混有Fe2+。在制玻璃的原料中,再加入下列物质后,可制得各种不同用途的玻璃。

A.氧化亚铜(Cu2O) B.氧化钴(Co2O3) C.氧化铅(PbO) D.硼砂(Na2B4O7·10H2O) (1)制造化学仪器的玻璃需加入的物质是(

) (2)制造光学仪器的玻璃需加入的物质是(

) (3)制造蓝色玻璃需加入的物质是(

)

(4)制造红色玻璃需加入的物质是(

)