第三节　玻璃、陶瓷和水泥课程导入及其完整教案

3.3《玻璃、陶瓷和水泥》教案（人教版选修1）

课题：第三节

玻璃、陶瓷和水泥

授课班级

课 时

知识

教

学

目

的

与

技能

过程

以玻璃和陶瓷为例认识物质的组成、结构、性能和用途之间的关系,使学生对化学与生与

产、生活实际的联系有进一步认识。

方法

情感

通过了解玻璃、陶瓷和水泥的广泛应用，认识化学是材料科学发展的基础，以及化学态度

科学对提高人类生活质量所引起的积极作用，激发学习化学的兴趣。

价值观

重

点

水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料

初步建立物质的组成和反应条件对性能和用途有很大的影响等基本观念

教学过程

教学方法、

教学步骤、内容

师生活动

[师]

能源

信息

材料是人类文明的三大支柱，人类使用和制造材料有着悠久的历史，今天我们主要学习材料家族中的玻璃

陶瓷水泥

。

[板书] 玻璃、陶瓷和水泥

[师]首先，大家讨论一下，同学们在日常生活中接触过哪些玻璃制品? [生]：窗玻璃、穿衣镜、灯泡、眼镜、茶杯、酒瓶、玻璃工艺品等

[投影]生活中常见的玻璃制品：

[师]那么，什么是玻璃呢？请大家阅读课本有关玻璃的内容，并填写下表，并思考：

1.普通玻璃的生产原料是什么？

2.生产过程中发生的主要化学反应是什么？

3.普通玻璃的成分是什么？

1、了解玻璃的主要成分、生产原料和用途

以及玻璃的生产原理及玻璃的性能

2、了解陶瓷和水泥的主要成分、生产原料和用途以及陶瓷和水泥的性能

3、认识光导纤维和高温结构陶瓷等新型材料；

难

点

［学案］玻璃

主要用料

反应条件

玻璃窑中发生的主要反应

成

分

［投影展示］

纯

碱

高温

Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑

Na2SiO3

==== 高温

石灰石

高温

CaCO3+SiO2 CaSiO==== 3+CO2↑

石

英

CaSiO3

SiO2

[师]通过学习硅酸盐的成分知道了玻璃具有硅酸盐和SiO2的性质，

[思考] 1.盛氢氧化钠的玻璃瓶不能用玻璃塞？

2.用氢氟酸刻蚀玻璃？

[师] 那么，看起来晶莹剔透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。……

[师]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，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。

[师] 玻璃为什么可以被人工吹制成形状不同的制品？

[生]玻璃没有一定的熔点，而是在某个范围内逐渐软化，在软化状态时，可以被吹成任何形状的制品．

[师]同学们回答的非常好，那就说明玻璃可以熔化成玻璃瓶，下面我们看看玻璃瓶的制作过程。

[视频]：玻璃瓶的制作过程。

[师] 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？

（生甲）玻璃的透光性能好，但易碎，并且易伤人。

（生乙）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。

（生丙）玻璃不耐热，开水都能把它炸裂……

［师］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。

［师］这四幅图中的几种玻璃是如何

制造的？

各有什么特性和用途？

［师］几种特殊玻璃：

⑴

硅酸盐玻璃：加入B２O３

膨胀系数小、化学稳定性好，

更耐高温和耐化学腐蚀

用途: 高级化学仪器

⑵

光学玻璃：加入PbO

透光性能好、折光率高 用途：眼镜片、照相机、望远镜和 显微镜中的透镜等光学仪器

⑶

彩色玻璃：金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现特征颜色。

蓝色(Co2O3) 红色 (Cu2O) 淡绿色 (FeO) ⑷

钢化玻璃：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，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。

［师］好,同学们想一想，我们平时所见的宝石是不是都是天然的？

开阔视野：玻璃与宝石

玻璃是一种价格低廉的人造宝石，用于仿制天然珠宝玉石，如玉髓、石英、绿柱石(祖母绿和海蓝宝石)、翡翠、软玉和黄玉等等。

[投影]玻璃栈道：

［投影展示］

［投影展示］

［投影展示］

用于仿宝石的玻璃是由石英和少量碱金属元素如钙、钠、钾或铅、硼、铝、钡的氧化物组成。

区分玻璃和宝石：用手触摸样品，天然宝石有一种冰凉感, 而玻璃则有温感。宝石都是晶体，传热比较快，玻璃是非晶体，传热比较慢。

此外, 用放大镜观察, 玻璃的表面和内部常有弯曲或旋涡状的细线纹，其外观很像将蜂蜜或胶水倒入清水后加以搅拌时，由于混合不均匀所产生的现象; 玻璃内部还经常各种各样的气泡，用放大镜也很容易观察到。

[师]

玻璃的新发展

1.光导纤维（光纤）

从高纯度的石英玻璃（SiO2）熔融体中，拉出直径约100微米的细丝，就得到石英玻璃纤

维。其传导光的能力非常强，所以又称光导纤维简称光纤。

①信息容量大。可同时容纳10亿人通话或传送多套

［投影展示］

电视节目

②质量小而且细：每千米27g不怕腐蚀，铺设方便

③抗干扰性能好，通讯质量高，能防窃听；

④

成本低：每千米1万元左右 医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明

二、陶瓷 [师]陶瓷是陶器和瓷器的总称，先有陶器

后有瓷器，在新石器时期我们的祖先就已经

能制造陶瓷，堪称中国的国粹，秦始皇陵

兵马俑将中国的陶艺技术闻名于世界。

[师]瓷器是中华文明的象征，是中国古代一项伟大发明，在许多拉丁语系国家中，瓷器与中国以china 同一单词表示。

那么，我们的（牛河梁）红山文化早就有陶的产生根据课前查阅资料：说出你对红山文化及红山文化陶的了解

[投影] 秦始皇陵兵马俑

[生] 红山文化，起始于五六千年前，是华夏文明最早的文化痕迹之一。分布范围在东北西部的热河地区，北起内蒙古中南部地区，南至河北北部，东达辽宁西部，辽河流域的西拉木伦河和老哈河、大凌河上游。红山文化遗存最早发现于1921年。70年代起，在辽西北及朝阳地区展开了大规模的考古调查，发现了近千处遗址，并对松岭山脉及努鲁尔虎山之中的凌源、等牛河梁遗址群开展了大规模的发掘，使红山文化研究进入一个新的阶段。

2014年，赤峰市与朝阳市共同签署了《红山文化遗址联合申报世界文化遗产工作备忘录》宣布将联合对红山文化进行申遗。

红山文化陶器以夹砂灰陶和泥质红陶两大陶系为主，而泥质红陶占的比例要大于夹砂灰陶。

红山文化彩陶以黑彩为主，也有红、紫彩。

[投影]

红山文化之陶器

[投影]

陶器与瓷器的区别

陶器

800℃~1100℃

较差

黏土

不透明

瓷器

1200℃以上

较好

高岭土

透明

烧成温度

坚硬程度

使用原料

透明度

[投影]陶瓷的色彩

加入釉料的金属元素

Fe Cu Mn Cr Co 空气过量

黄、红、褐、黑

蓝绿

紫、褐

黄、绿、褐

蓝、淡蓝

空气不足

蓝、绿

红

褐、黑褐

蓝绿

蓝

[师]为什么烧制陶瓷时空气的用量不同，彩釉的颜色不同？ [生]空气用量不同，得到金属元素的化合价不同，颜色也不同

[师]陶瓷烧制时发生了复杂的化学反应。一方面，在普通釉料中加入不同的金属元素，烧制时生成不同的金属氧化物（组成不同），不同的金属氧化物颜色不同；另一方面，炼制时空气用量不同（反应条件不同），得到金属离子的氧化态不同，因此颜色也不同。

[师] 我国最著名的陶器产地在什么地方？有什么之称？

[生

我国最著名的陶器产地在江苏宜兴，有陶都之称

[师] 我国素有“瓷都”之称的地方在那里？

[生]

我国素有“瓷都”之称的地方在江西景德镇

[师] 同学们在日常生活中接触过哪些陶瓷制品？

[生]

陶瓷酒瓶

陶瓷洗手盆

陶瓷砖

陶瓷杯

陶瓷盘

陶瓷笔筒

等

[师] 传统陶瓷的性能

[生]

优点：抗氧化性、

抗酸碱腐蚀

缺点：质脆

易碎

[师] 伴着一曲高山流水，让我们一起来鉴赏陶瓷作品。

[投影]

泥土的生命——古代陶瓷制品欣赏

[师] ppt分别介绍了陶器和瓷器,包括宋代五大官窑名瓷、景德镇四大名瓷。从而说明

陶瓷是中华文明的瑰宝，是人类智慧的结晶！

[师] 传统的陶瓷可以作为装甲保护坦克，你相信吗？

[视频]：陶瓷可以作为装甲保护坦克

[师]

传统上陶瓷是指所有以粘土为主要原料（Al2O3·2SiO2·2H2O）

性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型，

用途：艺术品、餐具、建筑材料、化学仪器等

[投影]手工制造陶瓷的过程

陶瓷的新发展2. 高温结构陶瓷

陶瓷发动机——氮化硅陶瓷

［师］氮化硅陶瓷硬度大，本身具有润滑性，耐磨损，抗腐蚀，抗氧化，能抵抗冷热冲击，可用来制造轴承、汽轮机叶片、永久性模具、机械密封环等机械构件，还可以用来制柴油机。

[师]新型陶瓷制成的防护片能承受航天飞机发射时因摩擦产生的1600℃以上高温，防止航天飞机铝合金外壳受热熔化，保护航天员的安全

[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

三、水泥

1.生产原料

主要原料:石灰石和黏土;辅助原料:石膏,其作用是调节水泥的硬化速度。

2.主要设备

生产水泥的主要设备是水泥回转窑。

3.生产过程

石灰石黏土

生料熟料普通辅助原料的硅酸盐水泥。

4.主要成分

硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)。

5.性质

水泥具有水硬性。

[师]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。

[练习] 1、普通玻璃是

（混合物、纯净物）。

玻璃可在一定温度范围内软化，制成工艺品等。这是因为玻璃不是

，没有固定

。

2、制水泥和玻璃时都需要用的原料是（

）

A.

粘土

B.

石英

C.

石灰石

D.

纯碱

3.下列各组物质均属于硅酸盐工业产品的是（

）

A．单晶硅、玻璃

B．陶瓷、水泥

C．石英玻璃、石膏

D．钢化玻璃、漂白粉

4.与普通玻璃具有相同组成的是（

）

A．光学玻璃

B．有色玻璃

C．钢化玻璃

D．有机玻璃

[作业]

1、举例说明玻璃和陶瓷的新发展。

2、自学【资料学习】，了解变色玻璃的变色原理。

3、查阅相关资料，就你所接触到的玻璃制品，如化学实验室中的玻璃仪器、变色玻璃和安全玻璃等的成分、性能和用途写一篇小论文，并与同学交流

教学回顾：本节课主要学习了陶瓷

玻璃和水泥，了解了硅酸盐产品，特别是了解了中国陶瓷技术，升华了我们爱国感情。