第三节　玻璃、陶瓷和水泥教案教学设计

第三节

玻璃、陶瓷和水泥

澄海实验高中

张林松

课程目标：

知识与技能：认识水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料，了解它们在生活上用途以及硅酸盐工业未来发展的方面。

过程与方法：实物展示及图片了解水泥、玻璃和陶瓷生产过程从而知道水泥、玻璃和陶瓷的化学成分、生产原料，举例说明它们在生活中的用途。

情感态度与价值观：

1．图片、例子等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。

2．教学过程让学生认识到化学在现代社会、现代科技中的重要作用。

教学重点、难点: 水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料

教学用具：生活上一下玻璃制品，陶瓷

教学方法：展示实物、图片、讲述、讨论探究

教学过程：

教学引入：人类居住环境的变迁

展示：一个水晶球

[学与问] 玻璃中含有什么物质？

[板书]一、玻璃

［自学］请大家阅读课本P54-56有关玻璃的内容，并填写下表

[学生阅读完课本后，由学生回答，教师填写上表］

纯

碱

石灰石

石

英

[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］为什么盛放氢氟酸或碱液时不能用玻璃容器？

［回答］因为玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅发生化学反应。

［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。

1 高温

Na2CO3+CO2 Na2SiO3+CO2↑

==== Na2SiO3

CaSiO3

SiO2

高温

==== CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑

高温

［［讲解］事实上，玻璃不是晶体。它没有固定的熔点，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。

[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，开水都能把它炸裂……

几种玻璃的特性和用途

种

类

普通玻璃

特 性

在较高温度下易软化

用 途

窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等

膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤化学仪器；高压水银灯、石英玻璃

光

透光性能好，有折光和色散性

光学玻璃

紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等

眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸透镜等光学仪器

玻璃纤维

钢化玻璃

耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、太空飞行员的衣服、玻璃隔热、吸声、防虫蛀

抗震裂

2 钢等

材；汽车、火车窗玻璃等

耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、运动器材；微波通讯器

［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。

得透明起来

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：

[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。

1、传统上陶瓷是指所有以粘土为主要原料（Al2O3·2SiO2·2H2O）与其它天然矿物原料经过粉碎、成型、煅烧等过程制成的各种制品。广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称。

[投影]手工制造陶瓷的过程（根据图讲解）

[板书]2、手工制陶瓷过程：1．混合 2．成型 ３．干燥 ４．烧结 ５．冷却

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．陶瓷器

[展示]一外观美丽的陶瓷制品

[讲解]彩釉的初步知识：

[投影]陶瓷种类及用途：

陶瓷种类及用途：

[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

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[板书]三、水泥

[阅读]课本60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

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。

四、玻璃和陶瓷的发展

今天，我们主要了解其中的两种高温结构陶瓷和光导纤维。

[板书]1、光导纤维 [展示]光缆、光导纤维仪、光导纤维装饰品、玩具等。

上述物品及演示中，可以观察到：光导纤维可以传输光、图像、音乐等。当然，它的最大用途是，远距离信息传输，构建信息高速公路。还可以用于医学的肠镜、胃镜、心脏等内窥镜。

[教师小结]对比光纤光缆和普通电缆。光纤光缆信息量大，每根光缆上理论上可同时通过10亿路电话。而普通电缆8管同轴电缆每条通话1800路；光纤光缆原料来源广（石英玻璃），节约有色金属。而普通光缆资源较少；光纤光缆质量小，每km27g，不怕腐蚀，铺设方便。而普通光缆每km1.6t；光纤光缆成本低，每km 10 000元左右。而普通光缆每km 200 000元左右；光纤光缆性能好，抗电磁干扰保密性强

，能防窃听，不发生电辐射……

[板书]2、高温结构陶瓷

［讲述］结构材料，是指利用其强度、硬度、韧性等机械性能制成的各种

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材料。以往用的最多的结构材料是金属。但现在，它却逐渐让位于高温结构陶瓷，为什么会这样呢?请大家阅读课本P65有关内容回答。

［回答］因为高温结构陶瓷具有能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，作为高温结构材料非常合适，而金属材料易受腐蚀，在高温时不耐氧化，不适合在高温时使用。

（1）氧化铝陶瓷

[展示]高压钠灯。外罩是玻璃，里面的灯管是氧化铝陶瓷，是一种高温结构材料。

高压钠灯内温度高达1400℃，同时钠蒸气具有很强的腐蚀性。

[展示]坩埚、高温炉管。

[讲解]性能：熔点高、硬度大、透明、耐高温；用途：坩埚、高温炉管、

刚玉球磨机、高压钠灯管管

（2）氮化硅陶瓷

[展示] 氮化硅陶瓷制品

说明：氮化硅陶瓷也是一种高温结构陶瓷，我国等少数先进国家，已经用它制造出来陶瓷柴油机。

其优点：超硬物质，具有润滑性，耐磨性抗腐蚀性强，高温也能抗氧化。当然，还有其他高温结构材料，如碳化硼陶瓷等等。

[讲述]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。

［小结］以上我们所讲述的，只不过是新型无机非金属材料中的点滴，在此领域中，还有许许多多的已知和未知等待我们去了解和发掘。目前，科学家们对材料的研究已由宏观进入微观。人类智慧的力量是伟大的，希望你们现在能好好学习，并在将来能有机会在材料研究的天空里大显身手，为人类最终摆脱对天然材料的依赖而作出贡献! [作业]P62 1、2 板书设计

一、玻璃

1、生产玻璃原料： 主要反应： 成分：

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。

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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，

二、陶瓷

1、传统上陶瓷是指所有以粘土为主要原料（Al2O3·2SiO2·2H2O）与其它天然矿物原料经过粉碎、成型、煅烧等过程制成的各种制品。广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称。

2、手工制陶瓷过程：1．混合 2．成型 ３．干燥 ４．烧结 ５．冷却

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．陶瓷器

3、彩釉：

陶瓷种类及用途：

三、水泥

1、水泥主要原料：粘土石灰石(石膏)适量

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

2、水泥的标号及钢筋混凝土。

四、玻璃和陶瓷的发展

1、光导纤维

2、高温结构陶瓷（1）氧化铝陶瓷（2）氮化硅陶瓷

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