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第16章 硅酸盐工业简介(1)

【教学目标】

知识目标

1.了解硅酸盐工业及一些产品。

2.掌握制造水泥、玻璃的主要原料,主要成分以及制玻璃的反应原理。

3.了解几种玻璃的性能与用途。

4.了解陶瓷的制作过程和用途。

能力目标

1.培养学生的自学能力,通过阅读自己归纳出硅酸盐工业及一些产品,如:制水泥、玻璃的原料。成分、用途等。

2.培养阅读能力和对新信息的加工、分析能力。

情感目标

1.体会化学对人们的生产和生活的巨大贡献,激发学习的热情。

2.我国陶瓷、水泥、玻璃等硅酸盐产品的产量是世界领先的,激发学生的爱国热情和民族自豪感。

【教学建议】

教材分析

在我们的日常生活中,经常接触到硅酸盐材料,硅酸盐工业在国民经济和人民的日常生活中占有重要的地位。由于它是以含硅物质为原料经加热制成的硅酸盐产品,因此编排在这一章里介绍。硅酸盐工业生产的反应原理和过程比较复杂,受学生知识水平的限制,在中学阶段只能作简单的介绍,因此不宜过分要求深度。关于水泥,教材简单介绍了主要用途、制造的主要原料和简单过程。关于玻璃,教材简单讲述了制造的主要原料和主要化学反应原理。玻璃的品种很多,性能和用途也各有不同,教材以列表的形式简单列举了几种玻璃的特性和用途。另外,新教材中还介绍了陶瓷的一些知识。包括:陶瓷的制造和使用,陶瓷制品的优点和用途等。此外,还增加了彩釉的有关资料和搪瓷的阅读材料。丰富学生的课外知识。

本书教材的特点是密切联系生产和生活实际。学生在生活中见到过许多硅酸盐材料,结合实际所见,再介绍这些产品的制造原料、简单生产过程以及更广泛的用途,使学生开阔眼界,对于他们今后的工作和生活都会有所帮助。同时,也能使学生对于学习化学的重要性有更深刻的认识。教材在介绍知识的同时,注意介绍我国硅酸盐工业的成就和发展。

教法建议

以含硅物质为原料,经过加热制成硅酸盐产品的工业叫做硅酸盐工业。传统的硅酸盐工业产品有水泥、玻璃、陶瓷、砖瓦和耐火材料等。现在已制造出某些具有特种性能的硅酸盐产品,这些产品可用于宇宙航行、卫星和新式武器上。硅酸盐工业在社会主义建设与日常生活中占有重要的地位。

硅酸盐工业种类很多,反应原理比较复杂,且受到学生知识水平的限制,在中学阶段只简单介绍水泥、玻璃和陶瓷。教材只简单介绍普通硅酸盐水泥的主要原料、生产方法和重要应用,水泥熟料的形成和硬化过程,原理较复杂,不要求学生掌握。教材着重讲述普通玻璃的制造原料和主要化学反应原理。玻璃品种很多,所用原料、组成、性能和用途也各有不同,教材只介绍几种常见的玻璃。陶瓷部分也只是介绍了陶瓷的制造和使用,陶瓷制品的优点和用途等。本节教材不是本章的教学重点,作常识性介绍即可。

教学时,建议采用模型或挂图等教具,观看录像。有条件的学校,可组织学生到工厂进行现场教学或参观,使学生把所学的知识与生产实际联系起来。

解放前,我国的水泥和玻璃工业很落后,尤其是水泥,大多靠进口,因此水泥被称为“洋灰”。解放后,都有了飞速的发展。

【教学设计示例】

教学过程

提出:今天主要学习硅酸盐工业(玻璃、水泥、陶瓷)的有关内容。

板书:第二节 硅酸盐工业简介

讲解:硅酸盐工业的含义。以含硅物质为原料经加热制成硅酸盐产品的工业。主要指:水泥、玻璃、陶瓷工业。

板书:一、水泥

先请同学们就自己所知道的水泥方面的知识介绍一下,教师再引导他们结合课本找出重点。然后小结板书。

板书:1.特性:具有水硬性。

2.用途:建材。

3.工业制备:①原料:黏土和石灰石②设备:回转窑③反应条件:煅烧④反应:很复杂⑤添加:石膏(作用——调节水泥的硬化速度)

4.主要成分:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙。

5.应用中的几个概念:水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土。

6.介绍我国水泥工业发展状况及优势,同时指出水泥工业的污染是很严重的。

7.常识介绍:水泥的标号。

水泥的分类:普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、沸石岩水泥等;又分为一般水泥、白水泥、彩色水泥等。

过渡:下面介绍玻璃的有关知识。

学生发言:互相交流他们所了解的玻璃的知识。

讲解并板书:二、玻璃

1.工业制备:①原料:纯碱、石灰石、石英②设备:玻璃窑

③反应条件:强热

④主要反应:

(难挥发气体制易挥发气体)

⑤成分:也可以写成:。普通玻璃因含呈现淡绿色。

2.玻璃是非晶体物质。称为玻璃态,无固定熔点,在一定温度范围内软化。

3.玻璃的种类:普通玻璃、特种玻璃。

特种玻璃:硼酸盐玻璃、铅玻璃、钴玻璃、有色玻璃、钢化玻璃等等。

结合教材中的表“几种玻璃的特性和用途”的内容介绍并重点注意:石英玻璃的成分与特性和用途;钢化玻璃的形成及特性;钢化玻璃与玻璃钢的区别。

4.玻璃瓶装药品的几个问题:

①HF:SiO2+4HF=SiF4+2H2O可用于刻花玻璃,不能装氢氟酸。

②玻璃塞:带有磨口的玻璃塞,与碱液反应。

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O使二者粘在一起,所以不能装碱液。

③玻璃瓶可以装碱液,但是要用橡胶塞。

过渡:下面介绍有关陶瓷的知识。

学生发言:互相交流他们所了解的陶瓷的知识。

教师小结并板书:

三、陶瓷

1.介绍我国陶瓷悠久的发展史和辉煌成就。我国被称为“瓷国”等。

2.工业制备:①主要原料:黏土②设备:窑③条件:高温3.陶与瓷的异同之处:请同学们就自己所了解的情况发言。

共同点:都是硅酸盐产品

不同点:原料、温度、陶瓷的强度、颜色、厚度、透水性、质地等方面有区别。

我国的陶都——江苏宜兴,瓷都——江西景德镇。山东的淄博也可说是全国著名的陶瓷产地,有成为瓷都的趋势。

讲解并板书:4.陶瓷的优点和用途:具有抗氧化性、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、已成型等优点,有着广泛的用途。例如:化学实验中用的坩埚、蒸发皿等也是陶瓷制品。

课堂练习:

1.生产水泥、玻璃都用到一种原料是

A.石英B.纯碱C.石灰石D.黏土2.普通玻璃是

A.是一种晶体,很坚硬

B.一种纯净的化合物,因而透明

C.一种玻璃态物质,无固定的熔点

D.用石英、纯碱、石灰石熔合在一起的化合物3.是样式熔化氢氧化钠时,不能选用的坩埚是

A.石墨坩埚B.石英坩埚C.铁坩埚D.瓷坩埚4.某玻璃中含Na2O、CaO、SiO2的质量之比未10:9:58,则此玻璃组成为

A.Na2O·CaO·6H2SiO3B.Na2O·CaO·6SiO2

C.2Na2O·2CaO·9SiO2D.6Na2O·6CaO·SiO2

5.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6.下列说法正确的是

A.硅酸盐工业就是以硅酸盐为原料的工业

B.硅酸所生成的盐才是硅酸盐

C.水泥硬化时,水泥必须跟水反应

D.在生产玻璃时,碳酸钠、碳酸钙分别跟二氧化硅起置换反应7.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.普钙、漂白粉

参考答案1.C2.C3.B、D4.B5.C6.C7.B

【板书设计】

一、水泥

1.特性:具有水硬性。

2.用途:建材。

3.工业制备:①原料:黏土和石灰石②设备:回转窑③反应条件:煅烧④反应:很复杂⑤添加:石膏(作用——调节水泥的硬化速度)

4.主要成分:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙

5.应用中的几个概念:水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土6.介绍我国水泥工业发展状况及优势,同时指出水泥工业的污染是很严重的。

7.常识介绍:水泥的标号。

水泥的分类:普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、沸石岩水泥等;又分为一般水泥、白水泥、彩色水泥等。

二、玻璃

1.工业制备:①原料:纯碱、石灰石、石英②设备:玻璃窑

③反应条件:强热

④主要反应:

(难挥发气体制易挥发气体)

⑤成分:也可以写成:普通玻璃因含呈现淡绿色。

2.玻璃是非晶体物质。称为玻璃态,无固定熔点,在一定温度范围内软化。

3.玻璃的种类:普通玻璃、特种玻璃。

三、陶瓷

1.我国陶瓷悠久的发展史和辉煌成就。

2.工业制备:①主要原料:黏土②设备:窑③条件高温3.陶与瓷的异同之处:

共同点:都是硅酸盐产品

不同点:原料、温度、陶瓷的强度、颜色、厚度、透水性、质地等方面有区别。

【典型例题】

例1氮化硅是一种非氧化物高温陶瓷结构材料,具有高硬度、高强度、耐腐蚀等特性。其超强的拉弯强度达到,而且在1200℃高温下也不会下降。用氮化硅陶瓷制成的内燃机不需冷却装置,可节约燃料30%左右,热功转换效率提高到40%~50%。

粉末状的可以由的蒸气和氨气的混合物反应制取。粉末状的在空气和水中都不稳定,但若将粉末状的和适量的在230×1.01×105Pa和185℃的密闭容器中热处理,可以制得结构十分紧密而且空气和水中都十分稳定的高温结构材料。

(1)写出由和NH3反应制备的化学方程式:。

(2)分别写出与反应的化学方程式:。

(3)试思考说明为什么结构紧密的不再受反应的化学方程式:。

解析:(1)、(2)略。(3)固体表面与空气中的氧气反应,生成稳定的二氧化硅,从而形成了二氧化硅的保护层,防止内部的继续与空气和水接触而被侵蚀。

例2有三种透明,不溶于水的坚硬固体,A固体在氧气中完全燃烧只得到一种无色气体,此气体能使澄清的石灰水变浑浊,标准状况下测得此气体密度为氧气密度的1.375倍。B固体可溶于热的苛性钠溶液,再往该溶液中加入过量酸时,析出白色胶状沉淀,此沉淀干燥后,为不溶于水的白色粉末,它是一种比碳酸还弱的酸,将B与石灰石、纯碱按比例混合加热后得到C,C在高温时软化,无固定熔点。

(1)A为,有关反应的化学方程式;

(2)B为,有关反应的化学方程式;

(3)C为,有关反应的化学方程式。

选题目的:本题的要点是在玻璃的推断,因为玻璃在推断中出现是很少的,这里是从制取原料和性质特点进行分析,制取玻璃的原料为碳酸钠,碳酸钙和二氧化硅。普通玻璃的组成为,用氧化物形式表示为。玻璃不属于晶体,在加热时可熔化,熔点较低,但无固定的熔点。

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