书-高中化学 专题3 第二单元 功能各异的无机非金属材料教学设计

第二单元功能各异的无机非金属材料

(教师用书独具)

●课标要求

知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途。 ●课标解读

细读课标要求，本节课仅让学生知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途，而光导纤维和新型陶瓷不作要求。

●教学地位

本节课在本专题乃至整个《化学与生活》模块中的地位应是最低之一。因此本节课可以在教师

引

导

下

，

由

学

生

自

学

。

(教师用书独具)

●新课导入建议

日常生活你都使用过哪些无机非金属材料，见过哪些无机非金属材料，这些材料的主要成分是什么，它们又是怎样制造出来的？本节我们就学习无机非金属材料的成分、应用、功能等知识。

●教学流程设计

课前预习安排：1.看教材P92－97填写【课前自主导学】中的“知识1、生活中的硅酸盐材料”并完成【思考交流1】。看教材P98－99，填写【课前自主导学】中的“知识2、光导纤维和新型陶瓷材料”并完成【思考交流2】。

2．建议方式：同学之间可以进行讨论交流?步骤1：1.导入新课

2．本课时教学地位分析?步骤2：建议对【思考交流】多提问几个学生，使80%以上的

1

学生都能掌握该内容，以利于下一步对该重点知识的探究?步骤3：师生互动完成探究1“传统硅酸盐材料”。互动方式：可利用问题导思所设置的问题，由浅入深进行师生互动。建议除例1外，再变换一下命题角度，设置一些备选例题以拓展学生的思路，可使用“教师备课资?

步骤7：教师通过例2和教材P89－99的讲解对探究2中的光导纤维、高温结构陶瓷的含义、成分、性能、用途进行总结?步骤6：师生互动完成探究2“光导纤维和新型陶瓷材料”。互动方式：可利用问题导思所设置的问题，由浅入深进行师生互动。建议除例2外，可使用“教师备课资源”为您提供的备选例题以拓展学生的思路?步骤5：在老师指导下由学生自主完成【变式训练1】和【当堂双基达标】中的1、2、5题，验证学生对探究点的理解掌握情况?步骤4：教师通过【例1】和教材P92－97的讲解对探究1中的水泥、玻璃、陶瓷的生产原料、生产流程、主要成分进行总结 ?

步骤8：在老师指导下由学生自主完成【变式训练2】和【当堂双基达标】中的3、4题验证学生对探究点的理解掌握情况?步骤9：先由学生自主总结本课时学习的主要知识，然后对照【课堂小结】以明确掌握已学的内容。安排学生课下完成【课后知能检测】

课 标 解 读 1.知道陶瓷、玻璃和水泥的主要化学成分、生产原料及用途。 2．了解光导纤维和新型陶瓷的性能与用途。 重 点 难 点 1.生产玻璃的化学原理。(重点) 2．变色玻璃的变色原理。(重点) 3．新型材料的性能和用途。(重难点) 源

”

为

您

提

供

的

备

选

例

题

生活中的硅酸盐材料 1.硅酸盐材料：陶瓷、普通玻璃、水泥的主要成分是硅酸盐。 2．陶器和瓷器

(1)原料：陶器和瓷器都是用黏土制造的。

(2)烧制过程：黏土的主要成分是硅酸盐。黏土去除杂质后，经过加水混匀制成所需形状的坯件，再经过高温烧制就可以得到陶瓷制品。陶瓷在高温烧成时发生了复杂的物理变化和化学变化。

3．玻璃

(1)玻璃的制作原料和成分：普通玻璃是以石英砂、碳酸钠和碳酸钙为原料，粉碎后按一定比例混合在熔炉中共熔制成的。其主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。玻璃是混合物，

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没有固定的熔点。

(2)变色玻璃的变色原理：变色玻璃中加入适量的溴化银和氧化铜。当在强光照射时，光

发生反应2AgBr=====2Ag＋Br2，分解出的银原子聚集成银的微小晶粒，使玻璃颜色呈现暗棕CuO

色。当光线变暗时，发生反应2Ag＋Br2=====2AgBr，使得玻璃颜色又变浅。

4．水泥

水泥的成分和特性：硅酸盐水泥是以石灰石和黏土为原料，在水泥回转窑中高温煅烧后粉碎研磨而成。它的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙。水泥具有水硬性，可以做建筑材料。

1．秦代兵马俑属于陶器还是瓷器？ 【提示】 属于彩陶制品。

1.光导纤维 1 300 ℃(1)光导纤维的成分是SiO2，制备时发生的化学反应为SiCl4(g)＋O2(g)=====SiO2(s)＋2Cl2(g)。

(2)光导纤维的用途：

①由光导纤维组成的光缆可以代替通讯电缆用于光纤通信，其优点为容量大、速度快； ②光纤可用于传输激光，在医疗方面有重要用途；

③光纤可用于制造各种传感器，用于检测温度、压强、磁场、电流、速度等。 2．新型陶瓷

(1)分类：新型陶瓷分为两大类，即结构陶瓷(或工程陶瓷)和功能陶瓷。 (2)结构陶瓷：

结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如纳米陶瓷成功的解决了陶瓷易碎的问题。

(3)功能陶瓷：

①功能陶瓷具有电、光、磁、化学和生物特性，且有相互转换功能，如生物陶瓷。 ②生物陶瓷具有良好的生物兼容性、对肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血反应，对人体无毒，不会致癌，适合植入体内，可用于人体器官和组织的修复或再造。

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光导纤维和新型陶瓷材料 2．光缆和电缆相比有哪些优点？

【提示】 容量大，传输速度快，质量轻。

【问题导思】 ①制造普通玻璃的过程中涉及到氧化还原反应吗？ 【提示】 没有

②水泥、玻璃、陶瓷有固定的熔点吗？ 【提示】 没有，因为它们都是混合物。

生产原料 水 泥 石灰石、黏土 玻 璃 纯碱、石灰石、石英 强热原料――→熔化 磨细煅烧原料――→生料――→熟料 石膏粉――→成品 磨细添加剂――→成型 高温Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑ 高温CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑ 硅酸三钙 (3CaO·SiO2) 主要成分 及种类 硅酸二钙 (2CaO·SiO2) 铝酸三钙 (3CaO·Al2O3) 有水硬性：跟水掺和主要性能 搅拌后凝固变硬、水中也能硬化 典型设备 水泥回转窑 普通玻璃 (Na2SiO3、 CaSiO3和 SiO2)、石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃 玻璃态物质无固定熔点，在一定温度范围内软化 玻璃熔炉 抗氧化、耐酸碱腐蚀、耐高温、绝缘性强 陶瓷窑 种类：土器、陶器、瓷器、炻器等 混合→成型→干燥→烧结→冷却 陶 瓷 黏土 传统硅酸盐材料 生产阶段 和主要化 学方程式 4

高温条件下发生复杂共同特点 的物理变化、化学变化，冷却后成为复杂的硅酸盐

玻璃上镀银实验成功的关键点 ①玻璃要干净。

②银镜反应过程中，不能搅拌溶液。

③即使是水浴加热，温度也不能过高，否则易出现黑银。

根据普通玻璃、普通水泥和普通陶瓷的生产过程，总结出硅酸盐工业的一般特

点是( )

①原料一定是含硅元素的物质 ②生成物是硅酸盐 ③反应条件是高温 ④发生复杂的物理、化学变化

A．①② B．①②③ C．①③④ D．①②③④

【解析】 硅酸盐工业的主要特点是：生产原料是含有硅元素的物质；生产产品的物质类型属于硅酸盐；使物质发生变化的条件是高温；物质变化的类型，既有物理变化，又有多种复杂的化学变化。

【答案】 D

普通玻璃、普通水泥、普通陶瓷都属于传统硅酸盐制品，从“硅酸盐制品”可以知道，

它们必含有“硅、氧”两种元素。

1．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( ) ①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 ②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品

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③制陶瓷和水泥都用的原料是石灰石 ④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A．①② B．②③ C．①④ D．③④

【解析】 制陶瓷和水泥都用到黏土，③错；水晶的主要成分是SiO2，②错。 【答案】 C

【问题导思】 1 300 ℃

①在SiCl4(g)＋O2(g)=====SiO2(s)＋2Cl2(g)中，氧化产物是哪种物质？ 【提示】 Cl2

②生物陶瓷有哪些优点？

【提示】 生物陶瓷具有良好的生物兼容性，对肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血反应，对人体无毒，不会致癌，适合植入人体中，可用于人体器官和组织的修复或再造。

含义 成分 抗干扰性能好，通信质量高，信息传输优良性能 量大，防窃听，密度小，耐腐蚀，易铺设维护 优良的通信材料、用于医疗、信息传递、传能传像、遥测遥控和照明等领域 密度小、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化及酸碱腐蚀 制造发动机不怕高温、不需水冷、体积小、重量轻、热效率高，用于汽车制造业、航空航天工业等领域 光导纤维 从高纯度的SiO2的熔融体中拉出的直径为10 μm的细丝 SiO2 高温结构陶瓷 具有特殊结构的耐高温陶瓷 Si3N4、Al2O3、SiC、ZrO2等 光导纤维和新型陶瓷材料 重要用途 有关光导纤维的说法不正确的是( ) A．光导纤维是一种高质量传导光信息的玻璃纤维

B．光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通信质量高，能防窃听 C．光导纤维是由普通玻璃制成的，普通玻璃拉成细丝即可得到光导纤维 D．光导纤维是由二氧化硅制成的

【解析】 光导纤维的成分与普通玻璃的成分不同，前者是SiO2，后者是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的混合物。

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③制陶瓷和水泥都用的原料是石灰石 ④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A．①② B．②③ C．①④ D．③④

【解析】 制陶瓷和水泥都用到黏土，③错；水晶的主要成分是SiO2，②错。 【答案】 C

【问题导思】 1 300 ℃

①在SiCl4(g)＋O2(g)=====SiO2(s)＋2Cl2(g)中，氧化产物是哪种物质？ 【提示】 Cl2

②生物陶瓷有哪些优点？

【提示】 生物陶瓷具有良好的生物兼容性，对肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血反应，对人体无毒，不会致癌，适合植入人体中，可用于人体器官和组织的修复或再造。

含义 成分 抗干扰性能好，通信质量高，信息传输优良性能 量大，防窃听，密度小，耐腐蚀，易铺设维护 优良的通信材料、用于医疗、信息传递、传能传像、遥测遥控和照明等领域 密度小、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化及酸碱腐蚀 制造发动机不怕高温、不需水冷、体积小、重量轻、热效率高，用于汽车制造业、航空航天工业等领域 光导纤维 从高纯度的SiO2的熔融体中拉出的直径为10 μm的细丝 SiO2 高温结构陶瓷 具有特殊结构的耐高温陶瓷 Si3N4、Al2O3、SiC、ZrO2等 光导纤维和新型陶瓷材料 重要用途 有关光导纤维的说法不正确的是( ) A．光导纤维是一种高质量传导光信息的玻璃纤维

B．光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通信质量高，能防窃听 C．光导纤维是由普通玻璃制成的，普通玻璃拉成细丝即可得到光导纤维 D．光导纤维是由二氧化硅制成的

【解析】 光导纤维的成分与普通玻璃的成分不同，前者是SiO2，后者是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的混合物。

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