高中化学第三节 无机非金属材料(硅酸盐材料)

高温 硅酸二钙：2CaO·SiO2 水硬性
适量
铝酸三钙：3CaO·Al2O3
［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。
［问］建筑用粘合剂——水泥沙浆的成分是什么？
D.水玻璃
答案：C
5.熔融烧碱应选用的器皿是
A.石英坩埚
B.生铁坩 C.普通玻璃坩埚
D.陶瓷坩埚
答案：B
●板书设计
第二节 硅酸盐工业简介
一、水泥
二、玻璃
三、陶瓷
●教学说明
本节课在知识的理解上，亦无难点。难的是如何真正激发学生的学习兴趣，
并让其产生强烈的求知欲。如若单纯地让学生去自学这部分知识，学生很容易读
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。
［板书］三、陶瓷

［师］请大家阅读书上“陶瓷”这一部分内容，并了解以下知识。
［投影展示］陶瓷
主要原料 生产过 反应条件
种类
性能
程
［上表可由学生阅读课本后回答，教师填写］
粘土
①混合 ②成型 ③干燥 ④烧结 ⑤冷却
高温
土器、陶器 炻器、瓷器
抗氧化、抗酸碱腐蚀 耐高温、绝缘、易成
型
［问］我国最为著名的陶器产地在什么地方？有什么之称？
„„
［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(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
进行彩绘而制成的，称为彩绘陶，其工艺水平令世人叹为观止。
制瓷器的要求比制陶器高，它需要纯净的粘土作原料，烧制温度也相对高一
些。因此，瓷器比陶器瓷体白净，质地致密。
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。
［问］我国素有”瓷都“之称的地方在哪里？
［板书］二、玻璃
［师］请大家阅读课本 P153 有关玻璃的内容，并填写下表 ［投影展示］玻璃
主要用料
反应条件
玻璃窑中发生的主要反应
成分
［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
高温
Na2CO3+CO2 CaCO3+SiO2
==高=高==温=温==NCaa2SSiiOO33++CCOO22↑↑
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。
［过渡］上面我们学了水泥和玻璃。下面我们再来了解一下由粘土(主要成分
是硅酸盐)做原料制成的产品——陶瓷。
1949～1998 年我国水泥年产量示意图
［学生看图后回答］因为解放前水泥产量小，主要靠外国进口。
［师］很正确。希望大家现在能好好学习，将来在各个领域有很好的作为，
以使这个“洋”字在我国越来越少，甚至绝迹。
［过渡］好，水泥的知识我们就了解到这儿，下面我们来学习与我们住宅的
光明有很大关系的物质——玻璃。
第三节 无机非金属材料（硅酸盐材料）
●教学目标
1.使学生对硅酸盐工业及一些产品有大致印象。
2.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
步的认识。
3.扩大学生的知识面，激发学生的求知欲。
●教学重点
使学生真正地认识到硅酸盐工业与人类生产、生活密切相关。
●教学难点
激发学生的求知欲
●课时安排
［问］大家知道这气泡是什么吗？怎么产生的？
［生］气泡是氢气。是酸与铁发生了反应而生成的。
［问］这说明陶瓷有什么性质？起什么作用？
［生］说明陶瓷耐腐蚀，不和酸反应，但比较脆，易被碰损。在此起保护和
装饰作用。
［师］回答得很好。关于陶瓷、科学家们一直在探索着扬长避短的制作技术，
并已取得了很大的进展和突破。下节课我们将介绍这方面的知识。
［师］首先，我们来了解一下水泥的有关知识。
［板书］一、水泥
［师］水泥是一种非常重要的建筑材料。请大家阅读课本有关内容，并填写
下表。
［投影展示］水泥
主要原料 主要设备 反应条件 普通水泥的主要成 主要性
分
质
［学生阅读完课本后，可由学生回答，教师填写上表］
答案：
粘土石灰
硅酸三钙：3CaO·SiO2
石(石膏) 水泥回转窑
嘴管。
［问］大家看到了什么？
［生］玻璃受热、变软，可拉细。
［师］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
有关这几种玻璃的特性和用途，请大家参看上面投影
［问］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。
［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。
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。
［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。
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，
1 课时
●教学方法
实物展示、启发诱导、引导归纳、自学、讲述、实验
●教学用具
录像机、投影仪
普通玻璃片、红色玻璃片、蓝色玻璃片各一块，普通玻璃管、搪瓷被碰损的
碗或杯，稀盐酸
酒精喷灯、火柴
●教学过程
［引言］请大家看录像机展示的这些物品
［录像机展示］水泥、住宅玻璃、汽车、火车的车窗玻璃、挡风玻璃、各种
颜色的玻璃、光学仪器玻璃、器皿玻璃、缸、罐、茶具、瓷质餐具、卫生设施、
A.酸均不能与酸性氧化物反应
B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸
C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同
D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同
答案：BD
3.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
答案：C
4.下列物质有固定熔点的是
A.水泥
B.玻璃
C.Na2O·SiO2
［生］江苏宜兴。有陶都之称。
［师］陶器的产生是人类发展史上的一块里程碑，是人类最早不用大自然的
现成材料而制成的器具，制陶技术可以说是最古老的材料技术，是人类材料技术
的发端。因此，恩格斯把陶器的出现作为新石器时代开始的标志。
我国是世界上最早生产陶器的国家。有黑陶、白陶、彩陶等多个品种。陕西
临潼出土的秦始皇兵马佣，被人们称作“世界奇观”，它们就是在烧成的陶胎上
［师举起一个搪瓷杯，上有破损］
［师］大家看，这个杯的外壳就是陶瓷，里面是铁，它的陶瓷表面破损后，
露出了其庐山真面目——铁(呈褐色)。下面，我往这个杯里加酸，大家看有什么
现象。
［演示］在搪瓷杯里加稀盐酸，并使酸接触破损处。
［请坐在前面的同学说一下观察到的现象］
［生］酸遇搪瓷，无现象；当酸接触破损处时有气泡产生。
［生］江西景德镇。
［师］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。
［问］对于一般烧制的陶瓷制品，有什么共同的缺陷呢？
［生甲］表面比较粗糙，而且有不同程度的渗透性。
［生乙］容易碰破而损坏！
［问］怎样弥补？
［生］在烧制前在坯体表面涂上一层釉，使成品光滑，不渗水。
［生］是水泥、沙子和水的混合物。
［问］混凝土又是由什么做成的呢？
［生］是由水泥、沙子和碎石混合而成。
［师］目前，我国已成为世界上生产和使用水泥制品最多的国家。大家知道
吗？解放前水泥曾被称为“洋灰”，就是现在，也仍然还能听到这种叫法。
叫“洋灰”的原因是什么呢？
同学们能否从下面的图表得到启示呢？
［投影展示］
Na2SiO3 CaSiO3
SiO2
［师］上表所反映的是制造普通玻璃时所用的原料，主要反应及普通玻璃的 主要成分。
［问］上述玻璃窑中发生的反应，能否证明硅酸的酸性比碳酸强呢？说明理 由。
［生甲］能。根据复分解反应的条件，强酸可以制弱酸。 ［生乙］不能。从碳和硅在周期表中的相对位置，应该是碳酸酸性强于硅酸。 ［生丙］(疑惑)„„ „„ ［师］二氧化硅能与碳酸钙和碳酸钠反应生成二氧化碳，是由于该反应的反 应物均为固体，在高温下发生反应时，生成的二氧化碳气体脱离反应体系使反应 得以进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸强，酸性强弱的本质是酸电离出氢离 子的难易程度。我们已学的复分解反应的规律，仅是适用于溶液里的反应，不能 套用高温条件下物质之间的反应。 ［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？ ［生］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。 ［师］很好。 ［展示一小块普通玻璃］ ［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？ ［生］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］ ［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？ ［生］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)。 ［师］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。 ［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？ ［生甲］玻璃的透光性能好，但易碎，并且易伤人。 ［生乙］玻璃的透明度高，比如可以让我们看见试管里或烧瓶里的反应，还 可以看见商店橱窗里的东西。 ［生丙］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。 ［生丁］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。如石英玻璃、光学玻璃、 玻璃纤维、钢化玻璃等。 ［投影展示］
懂，但日后的印象会如过眼烟云；若只是教师讲述，学生会有单调乏味之感。基
于以上考虑，采取录像展示(展示的资料很容易得到，且可不拘一格)、实物展示、
学生自学、归纳、教师激疑引导、实验问答等教学方法，以激活学生思维。如通
过演示酸与搪瓷器具的反应，可让学生对陶瓷具有抗腐蚀有较深的印象。另外，
艺术饰品
［师］录像机刚刚展示的这些物品可谓琳琅满目。大家是否能想到，这些形
态不一，用途各异的物品却源自于同一类物质——含硅物质。它们都是以含硅物
质为原料经加热制成的，这一制造工业叫做硅酸盐工业。硅酸盐工业在国民经济
中占有很重要的地位，本节课我们就来简单了解一下硅酸盐工业。
［板书］第二节 硅酸盐工业简介
［小结］本节课我们以水泥、玻璃、陶瓷为例，简单介绍了硅酸盐工业。它
们均是以含硅物质为原料，在高温下，经过一系列复杂的物理、化学变化而得到
的产品。
［布置作业］课本习题：一、2；二。
［参考练习］1.下列物质中属于纯净物的是
A.Na2CO3·10H2O
B.水泥
C.纯净的盐酸
D.普通玻璃
答案：A
2.下列叙述正确的是
几种玻璃的特性和用途
种类
特性
用途
普通玻璃
在较高温度下易软化 窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯
等
膨胀系数小，耐酸碱，强 化学仪器；高压水银灯、
石英玻璃
度大，滤光
紫外灯等的灯壳；光导纤
维、压电晶体等
透光性能好，有折光和色 眼镜片；照相机、显微镜、
光学玻璃
散性
望远镜用凹凸透镜等光
学仪器
耐腐蚀、不怕烧、不导电、 太空飞行员的衣服、玻璃
玻璃纤维
不吸水、隔热、吸声、防
钢等
虫蛀
钢化玻璃
耐高温、耐腐蚀、强度大、 运动器材；微波通讯器
质轻、抗震裂
材；汽车、火车窗玻璃等
［师］(手取一根玻璃管)大家看，这是由普通玻璃做成的一根玻璃管，现在，
我把它放在酒精喷灯上灼烧，请大家看发生的现象。
［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