高一第七章硅和硅酸鹽工業(yè).doc

:化學(xué)教育資源網(wǎng):第七章 硅和硅酸鹽工業(yè)第一節(jié) 碳族元素教學(xué)目的與要求：1、使學(xué)生了解碳族元素的性質(zhì)及其遞變規(guī)律2、使學(xué)生進一步了解運用元素周期律知識學(xué)習(xí)同族元素性質(zhì)及其遞變規(guī)律的方法，并運用這些知識學(xué)習(xí)碳族元素及其化合物的知識；3、培養(yǎng)學(xué)生的思考、判斷能力。教學(xué)重點：1、碳族元素性質(zhì)遞變規(guī)律 2、硅和二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)教學(xué)難點：硅及二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)。教學(xué)過程：讓學(xué)生盡可能多地回憶初中及前面化學(xué)所學(xué)的碳元素的化合物：一氧化碳、二氧化碳、碳酸鈉、碳酸氫鈉、甲烷、乙醇、乙酸等。設(shè)問：1、碳元素的結(jié)構(gòu)有什么特點呢？ 2、碳元素所在的周期表中的位置如何呢？一、 碳族元素列表比較：元素符號6C14Si32Ge50Sn82Pb元素名稱碳硅鍺錫鉛電子層結(jié)構(gòu)2 42 8 42 8 18 42 8 18 18 42 8 18 32 18 4原子半徑隨著電了層數(shù)的增加，半徑逐漸增大元素性質(zhì)主要化合價4、2（硅無）、4，C、Si、Ge、Sn2價化合物是穩(wěn)定的，Pb的4價化合物是穩(wěn)定的。得失電子得電子能力逐漸增強，失電子能力逐漸減弱。性質(zhì)遞變金屬性逐漸增強，遞變速度很快；非金屬性逐漸減弱。單質(zhì)性質(zhì)色態(tài)從典型非金屬快速向金屬過渡：不導(dǎo)電半導(dǎo)體導(dǎo)體密度逐漸增大熔沸點逐漸降低與氫化合越來越難，鍺、錫、鉛不與氫氣直接化合化合物性質(zhì)氫化物穩(wěn)定性逐漸減小氫化物還原性逐漸增強最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸性逐漸減弱，堿性逐漸增強。新課的延伸：關(guān)于C60介紹：安排同學(xué)們閱讀課本資料，強調(diào)：1： 1985年發(fā)現(xiàn)，1996年三位化學(xué)家因此榮獲諾貝爾化學(xué)獎；碳有多種同素異形體：金剛石、石墨、Cn系列分子（C60是一種單質(zhì)，它不是化合物，是金剛石和石墨的同素異形體；是由60個C原子靠共價鍵結(jié)合而成的，其中球面由12個五邊形和20個六邊形構(gòu)成的球形32面體，其中五邊形彼此不相連，只與六邊形相連。由于C60分子的結(jié)構(gòu)酷似足球，所以又稱其為足球烯。除C60外，具有封閉籠狀結(jié)構(gòu)的的還可能有C28 、C32 、C50 、C70 、C84C240 、C540等，統(tǒng)稱為富勒烯，不存在離子鍵）。二、硅講述：硅在地殼中分布很廣，含量居第二位，僅次于氧。單質(zhì)（自然界無游離態(tài)）：晶體、無定形 1、硅元素 二氧化硅、硅酸鹽：構(gòu)成礦物及巖石 2、晶體硅的物理性質(zhì)灰黑色、金屬光澤、硬而脆，結(jié)構(gòu)與金剛石相似，有較高的熔沸點及硬度；導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與半導(dǎo)體之間，與鍺相似，是良好的半導(dǎo)體材料。3、硅的化學(xué)性質(zhì) 與碳元素比較，化學(xué)性質(zhì)相似。安排【討論】常溫下，可與氟氣、氫氟酸、強堿反應(yīng)，不與氧氣、氯氣、硫酸、硝酸反應(yīng)加熱條件下，在氧氣中燃燒：SiO2=SiO2Q硅的用途集成電路、晶體管、硅整流器、太陽能電池；硅合金：4%合金變壓器鐵芯 15%合金耐酸設(shè)備5、硅的制備工業(yè)上用二氧化硅為原料提取：SiO22C=Si2CO粗硅提純：粗硅SiCl4純硅 碳和硅的比較三、二氧化硅1、存在與物理性質(zhì)：廣泛存在于自然界中，也叫硅石，艱硬難熔的固體，代表物為石英晶體水晶2、化學(xué)性質(zhì)：酸性氧化物，不與水、除氫氟酸以外的酸反應(yīng)SiO2 CaO = CaSiO3SiO2 2NaOH =Na2SiO3+ H2O（提示：硅酸鈉溶液為粘稠狀液體，常用著礦物膠） 討論：實驗室中盛放堿液的試劑瓶為什么不用玻璃塞？實驗室盛放氫氟酸的試劑瓶為什么不用玻璃瓶？（因為玻璃中含有SiO2，堿液與SiO2反應(yīng)生成粘稠的硅酸鈉，把玻璃塞與瓶口粘住，不能打開。） 3、用途：水晶可用于電子工業(yè)的部件、光學(xué)儀器、工藝品SiO2是制光導(dǎo)纖維的重要原料較純的石英用于制造石英玻璃石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料4：SiO2與CO2性質(zhì)的對比： SiO2 CO2結(jié)構(gòu) 原子晶體 分子晶體物性 熔點高，硬度大 熔點低，硬度小思考：你能說說為什么CO2的熔點比SiO2的熔點要低？（決定晶體的熔沸點首先要看晶體類型，CO2是分子晶體，而SiO2是原子晶體。1個Si原子與周圍的4個O原子形成4個共價鍵，每1個O原子與兩個Si原子相結(jié)合。實際上，二氧化硅晶體是由硅原子和氧原子按1：2的比率所組成的立體網(wǎng)狀原子晶體，我們通常用“SiO2”的式子表示二氧化硅的組成。你還能想起SiO2的晶體結(jié)構(gòu)模型嗎？）思考：你能說說CO2作為酸性氧化物，它有哪些性質(zhì)？化性：1通性：(1)與H2O 不反應(yīng)，但仍是硅酸酸酐 生成H2CO3是碳酸酸酐(2)與堿 2NaOH+SiO2 NaOH+CO2NaHCO3 Na2SiO3+H2O 2NaOH+CO2Na2CO3+H2O （注意：NaOH與CO2的量不同，則產(chǎn)物不同） (3)與鹽 SiO2+Na2CO3 Na2CO3+CO2+H2O Na2SiO3+CO2 2NaHCO3NaSiO3+CO2+H2O Na2CO3+H2SiO3(說明碳酸酸性比硅酸酸性要強) (4)與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2+CaO CaSiO3 CO2 + CaO = CaCO32.氧化-還原性：SiO2+2C Si+2CO C+ 3.特性：與酸 常溫溶于HF SiO2+4HF=SiF4+2H2O，所以，盛放氫氟酸不能用玻璃瓶，應(yīng)用塑料瓶。硅酸鹽硅酸鈉、高嶺石，構(gòu)成地殼巖石的主要成份 硅酸、硅酸鹽都可以用元素的氧化物形式來表示其組成：硅酸：SiO2H2O、SiO22H2O硅酸鈉：Na2SiO3NaOSiO2高嶺石：Al2（Si2O5）（OH）4Al2O32 SiO22H2O第二節(jié) 硅酸鹽工業(yè)簡介教學(xué)目標(biāo)1.使學(xué)生對硅酸鹽工業(yè)及一些產(chǎn)品有大致印象。2.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，使學(xué)生對化學(xué)與生產(chǎn)、生活實際的聯(lián)系有進一步的認(rèn)識。3.擴大學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)生的求知欲。教學(xué)重點使學(xué)生真正地認(rèn)識到硅酸鹽工業(yè)與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。教學(xué)難點：水泥、玻璃、陶瓷的生產(chǎn)原理教學(xué)過程師首先，我們來了解一下水泥的有關(guān)知識。板書一、水泥師水泥是一種非常重要的建筑材料。請大家閱讀課本有關(guān)內(nèi)容，并填寫下表。投影展示水泥主要原料主要設(shè)備反應(yīng)條件普通水泥的主要成分主要性質(zhì)學(xué)生閱讀完課本后，可由學(xué)生回答，教師填寫上表答案：粘土石灰石(石膏)適量水泥回轉(zhuǎn)窯高溫硅酸三鈣：3CaOSiO2硅酸二鈣：2CaOSiO2鋁酸三鈣：3CaOAl2O3水硬性師由上表可以看出，水泥最主要的性質(zhì)是水硬性。即跟水混合攪拌并靜置后，很容易凝固變硬，由于水泥具有這一優(yōu)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。問建筑用粘合劑水泥沙漿的成分是什么？生是水泥、沙子和水的混合物。問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。師目前，我國已成為世界上生產(chǎn)和使用水泥制品最多的國家。大家知道嗎？解放前水泥曾被稱為“洋灰”，就是現(xiàn)在，也仍然還能聽到這種叫法。叫“洋灰”的原因是什么呢？二、玻璃師請大家閱讀課本P153有關(guān)玻璃的內(nèi)容，并填寫下表。投影展示玻璃主要用料反應(yīng)條件玻璃窯中發(fā)生的主要反應(yīng)成 分學(xué)生閱讀完課本后，由學(xué)生回答，教師填寫上表純 堿石灰石石 英高溫Na2CO3+CO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2Na2SiO3CaSiO3SiO2高溫高溫師上表所反映的是制造普通玻璃時所用的原料、主要反應(yīng)及普通玻璃的主要成分。問上述玻璃窯中發(fā)生的反應(yīng)，能否證明硅酸的酸性比碳酸強呢？說明理由。生甲能。根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)的條件，強酸可以制弱酸。生乙不能。從碳和硅在周期表中的相對位置，應(yīng)該是碳酸酸性強于硅酸。師二氧化硅能與碳酸鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳，是由于該反應(yīng)的反應(yīng)物均為固體，在高溫下發(fā)生反應(yīng)時，生成的二氧化碳氣體脫離反應(yīng)體系使反應(yīng)得以進行，但這不能說明硅酸的酸性比碳酸強，酸性強弱的本質(zhì)是酸電離出氫離子的難易程度。我們已學(xué)的復(fù)分解反應(yīng)的規(guī)律，僅是適用于溶液里的反應(yīng)，不能套用高溫條件下物質(zhì)之間的反應(yīng)。展示一小塊普通玻璃問大家看，這是一塊普通玻璃，當(dāng)我們把若干塊普通玻璃疊加，或從側(cè)面看這塊玻璃時，它都是綠色的。為什么？生因為原料中混有二價鐵的緣故。展示一塊紅色玻璃，一塊藍色玻璃問它們和我剛才取的那塊普通玻璃的顏色不一樣，是什么造成了它們的這種差別呢？生是因為在制造玻璃的過程當(dāng)中，加入了金屬氧化物。在紅色玻璃中加的是氧化亞銅(Cu2O)，在藍色玻璃中加的是氧化鈷(Co2O3)。師很好。也就是說在制造玻璃的過程中，當(dāng)我們加入某些金屬氧化物時(如二氧化錳、二氧化錫等)，會使玻璃呈現(xiàn)不同的顏色。問請大家根據(jù)生活經(jīng)驗，說一下普通玻璃的優(yōu)點和缺點是什么？生甲玻璃的透光性能好，但易碎，并且易傷人。生乙玻璃的透明度高，比如可以讓我們看見試管里或燒瓶里的反應(yīng)，還可以看見商店櫥窗里的東西。生丙用玻璃制成的物品美觀，但就是不結(jié)實，如窗戶上的玻璃，很容易打破。生丁玻璃不耐熱，開水都能把它炸裂。師大家說得都很好。也正是為了讓玻璃“棄惡揚善”，玻璃專家們進行了深入的研究，并不斷地制成有各種各樣性能的特種玻璃。如石英玻璃、光學(xué)玻璃、玻璃纖維、鋼化玻璃等。幾種玻璃的特性和用途種 類特 性用 途普通玻璃在較高溫度下易軟化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃膨脹系數(shù)小，耐酸堿，強度大，濾光化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼；光導(dǎo)纖維、壓電晶體等光學(xué)玻璃透光性能好，有折光和色散性眼鏡片；照相機、顯微鏡、望遠鏡用凹凸透鏡等光學(xué)儀器玻璃纖維耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀太空飛行員的衣服、玻璃鋼等鋼化玻璃耐高溫、耐腐蝕、強度大、質(zhì)輕、抗震裂運動器材；微波通訊器材；汽車、火車窗玻璃等師(手取一根玻璃管)大家看，這是由普通玻璃做成了一根玻璃管，現(xiàn)在，我把它放在酒精噴燈上灼燒，請大家看發(fā)生的現(xiàn)象。演示實驗取一根玻璃管，置于燃著的酒精噴燈上，把玻璃管拉成兩支尖嘴管。問大家看到了什么？生玻璃受熱、變軟，可拉細。師實驗室里的膠頭滴管就是這樣制出來的。這說明普通玻璃在高溫時易軟化、變形。但如果我們在玻璃容器中進行的是高溫下的化學(xué)反應(yīng)，普通的玻璃儀器顯然是不能滿足要求的，這時我們可以用能承受較高溫度的石英玻璃容器。石英玻璃的主要成分是二氧化硅，它的膨脹系數(shù)小，不怕溫度的驟然變化，而且具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，所以是一種制作高溫容器的良好材料。講述鋼化玻璃是將普通玻璃在電爐里加熱軟化后急速冷卻而成的。其成分與普通玻璃一樣，但經(jīng)這樣處理后，玻璃的內(nèi)應(yīng)力消失，機械強度增大，不易破碎。一旦破碎，碎塊也沒有尖銳的棱角，不易傷人，是一種安全玻璃。玻璃纖維是由熔融玻璃拉成或吹成的纖維，是玻璃鋼中的增強材料。玻璃鋼，是一種復(fù)合材料，質(zhì)輕而堅硬，機械強度可與鋼材相比，因此得名。光學(xué)玻璃又稱鉛玻璃，它與普通玻璃成分不相同，主要由硅酸鉀、硅酸鉛和石英組成。生產(chǎn)中對原料純度要求高、不能含有氧化鐵等雜質(zhì)，熔制過程要嚴(yán)格控制工藝，并采取攪拌等措施，排凈氣泡，保證料液高度均勻，只有這樣，才能使制成的玻璃質(zhì)地均勻，有很好的折光性等光學(xué)性能。有關(guān)這幾種玻璃的特性和用途，請大家參看上面投影。問看起來晶瑩透明的玻璃是不是晶體呢？請大家思考后回答，說出判斷的依據(jù)。生甲是。晶體都能反光，玻璃也能反光，所以是。生乙是。因為玻璃是一個規(guī)則的形體，看起來也是亮晶晶的。生丙不是。晶體都有規(guī)則的幾何形狀，玻璃沒有。生丁不是。晶體都有固定的熔點，而玻璃沒有。師好?？磥泶蠹叶己軔蹌幽X思考。事實上，玻璃不是晶體。因為晶體的外表特征是有一定的、整齊的、有規(guī)則的幾何外形(當(dāng)然，構(gòu)成晶體的那個最小的單元是我們?nèi)庋劭床灰姷?，它有固定的熔點。而玻璃是介于結(jié)晶態(tài)和無定形態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)，我們把它叫做玻璃態(tài)。它的結(jié)構(gòu)特點是：它的粒子不像晶體那樣有嚴(yán)格的空間排列，但又不像無定形體那樣無規(guī)則排列，而是“短程有序、遠程無序”。即從小范圍來看，它有一定的晶型排列；從整體來看，卻像無定形的物質(zhì)那樣是無晶形的排列規(guī)律。所以玻璃態(tài)物質(zhì)沒有一定的熔點，而是在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化變?yōu)橐簯B(tài)。過渡上面我們學(xué)了水泥和玻璃。下面我們再來了解一下由粘土(主要成分是硅酸鹽)做原料制成的產(chǎn)品陶瓷。板書三、陶瓷師請大家閱讀書上“陶瓷”這一部分內(nèi)容，并了解以下知識。陶瓷主要原料生產(chǎn)過程反應(yīng)條件種 類性 能上表可由學(xué)生閱讀課本后回答，教師填寫粘 土混合 成型干燥 燒結(jié) 冷卻高 溫土器、陶器炻器、瓷器抗氧化、抗酸堿腐蝕耐高溫、絕緣、易成型問我國最為著名的陶器產(chǎn)地在什么地方？有什么之稱？生江蘇宜興。有陶都之稱。師陶器的產(chǎn)生是人類發(fā)展史上的一塊里程碑，是人類最早不用大自然的現(xiàn)成材料而制成的器具，制陶技術(shù)可以說是最古老的材料技術(shù)，是人類材料技術(shù)的發(fā)端。因此，恩格斯把陶器的出現(xiàn)作為新石器時代開始的標(biāo)志。我國是世界上最早生產(chǎn)陶器的國家。有黑陶、白陶、彩陶等多個品種。陜西臨潼出土的秦始皇兵馬俑，被人們稱作“世界奇觀”，它們就是在燒成的陶胎上進行彩繪而制成的，稱為彩繪陶，其工藝水平令世人嘆為觀止。制瓷器的要求比制陶器高，它需要純凈的粘土作原料，燒制溫度也相對高一些。因此，瓷器比陶器瓷體白凈，質(zhì)地致密。瓷器是中華文明的象征。在許多拉丁語系國家，“瓷器”和“中國”都以“CHINA”這同一種字母拼音表示。問我國素有“瓷都”之稱的地方在哪里？生江西景德鎮(zhèn)。師對。景德鎮(zhèn)所燒制的薄胎瓷器被譽為：“潔如玉、明如鏡、薄如紙、聲如磬?！笨梢娪卸嗝吹木铝?。問對于一般燒制的陶瓷制品，有什么共同的缺陷呢？生甲表面比較粗糙，而且有不同程度的滲透性。生乙容易碰破而損壞！問怎樣彌補？生燒制前在坯體表面涂上一層釉，使成品光滑，不滲水。師舉起一個搪瓷杯，上有破損師大家看，這個杯的外殼就是陶瓷，里面是鐵，它的陶瓷表面破損后，露出了其廬山真面目鐵(呈褐色)。下面，我住這個杯里加酸，大家看有什么現(xiàn)象。演示在搪瓷杯里加稀鹽酸，并使酸接觸破損處。請坐在前面的同學(xué)說一下觀察到的現(xiàn)象生酸遇搪瓷，無現(xiàn)象；當(dāng)酸接觸破損處時有氣泡產(chǎn)生。問大家知道這氣泡是什么嗎？怎么產(chǎn)生的？生氣泡是氫氣。是酸與鐵發(fā)生了反應(yīng)而生成的。問這說明陶瓷有什么性質(zhì)？起什么作用？生說明陶瓷耐腐蝕，不和酸反應(yīng)，但比較脆，易被碰損。在此起保護和裝飾作用。師回答得很好。關(guān)于陶瓷，科學(xué)家們一直在探索著揚長避短的制作技術(shù)，并已取得了很大的進展和突破。下節(jié)課我們將介紹這方面的知識。思考：1.為什么有關(guān)氫氟酸的反應(yīng)不能在玻璃容器中進行？答案：因為玻璃中含有SiO2，它能與氫氟酸反應(yīng)(4HF+SiO2=SiF4+2H2O)，而使玻璃被腐蝕。(有關(guān)氫氟酸的反應(yīng)應(yīng)在陶瓷或鉛制器皿中進行)在多年使用的廚房里，久未更換的玻璃往往失去光澤，嚴(yán)重的還會形成白色斑點，這種現(xiàn)象化學(xué)上叫做“堿析”，產(chǎn)生堿析的化學(xué)方程式為 。解析：這是一道運用所學(xué)知識解釋實際問題的題目，經(jīng)常嘗試既有利于掌握化學(xué)理論知識，還利于培養(yǎng)自己的實踐能力。玻璃的主要成分有Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。廚房中CO2、H2O(g)濃度相對較高，碳酸酸性強于硅酸，時間長了玻璃中的Na2SiO3將會在CO2、H2O(g)的持續(xù)作用下析出白色H2SiO3，所以往往失去光澤，嚴(yán)重的會形成白色斑點。答案：Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3小結(jié)本節(jié)課我們以水泥、玻璃、陶瓷為例，簡單介紹了硅酸鹽工業(yè)。它們均是以含硅物質(zhì)為原料，以過一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)變化而得到的產(chǎn)品。第三節(jié) 新型無機非金屬材料教學(xué)目標(biāo)1.使學(xué)生對新型無機非金屬材料有大致印象。2.使學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)在現(xiàn)代社會、現(xiàn)代科技中的重要作用。3.通過對新型無機非金屬材料的介紹，培養(yǎng)學(xué)生崇尚科學(xué)、熱愛科學(xué)的情感。4.通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生意識到人類智慧力量的偉大。5.通過介紹我國在新型無機非金屬材料方面的成就，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情感。教學(xué)重點新型無機非金屬材料的特點、用途和發(fā)展。教學(xué)難點教學(xué)過程問為什么要叫新型無機非金屬材料呢?請大家看課本P156第二自然段回答。生為了與傳統(tǒng)無機非金屬材料相區(qū)別。問傳統(tǒng)無機非金屬材料的成分是什么?它有什么特點?請大家閱讀課本本節(jié)第三自然段回答。生傳統(tǒng)無機非金屬材料具有抗腐蝕、耐高溫的優(yōu)點，但也有質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊的弱點。師傳統(tǒng)無機非金屬材料與現(xiàn)在所用的許多金屬材料相比，有許多獨特的優(yōu)勢，這使得很多行業(yè)的科學(xué)家都對它情有獨鐘，然而，它的弱點的存在，又使它的應(yīng)用范圍受到了一定的限制。為此，科學(xué)家們進行深入的研究和探索，并進行了反復(fù)的實驗，隨之而來的便是多種多樣具有特殊性能的新型無機非金屬材料的問世，那么，新型無機非金屬與傳統(tǒng)的無機非金屬材料相比有哪些特性呢?請大家閱讀課本P157相關(guān)內(nèi)容，總結(jié)回答。學(xué)生閱讀板書新型無機非金屬材料的特性。學(xué)生閱讀后總結(jié)教師板書1.能承受高溫，強度高2.具有電學(xué)特性3.具有光學(xué)特性4.具有生物功能過渡隨著人類社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型無機非金屬材料的應(yīng)用將越來越廣泛，品種也越來越豐富。下面，我們簡單介紹其中的兩種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和光導(dǎo)纖維。板書一、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷師結(jié)構(gòu)材料，是指利用其強度、硬度、韌性等機械性能制成的各種材料。以往用的最多的結(jié)構(gòu)材料是金屬。但現(xiàn)在，它卻逐漸讓位于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，為什么會這樣呢?請大家閱讀課本P157有關(guān)內(nèi)容回答。生因為高溫結(jié)構(gòu)陶瓷具有能經(jīng)受高溫、不怕氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點，作為高溫結(jié)構(gòu)材料非常合適，而金屬材料易受腐蝕，在高溫時不耐氧化，不適合在高溫時使用。師很好，下面我們就以實例來進行說明。板書1.透明陶瓷師看了這個標(biāo)題，大家也許會覺得奇怪，因為我們平常見的都是不透明的陶瓷呀!如缸、碗、碟等。這透明的陶瓷，真的有嗎?展示高壓鈉燈看。這是高壓鈉燈，其燈管就是由透明的氧化鋁陶瓷做的。板書氧化鋁陶瓷高壓鈉燈是發(fā)光效率很高的一種電光源，光色金白，在它的燈光下看物清晰，不刺眼。平均壽命長達1萬小時2萬小時，比高壓汞燈壽命長2倍，高過白熾燈的壽命10倍，是目前壽命最長的燈。早在30年代初，人們就已經(jīng)知道利用鈉蒸氣放電可獲得一種高效率的光源，但一直到1960年，高壓鈉燈才呱呱墜地，后經(jīng)不斷發(fā)展改進，才得以實際應(yīng)用。問為什么從知道鈉蒸氣放電到高壓鈉燈的使用經(jīng)過了二十幾個年頭呢?請大家看下面資料，結(jié)合課文，分析思考并回答。展示1.鈉蒸氣放電會產(chǎn)生超過1000的高溫2.鈉蒸氣有強烈的腐蝕作用生甲：普通玻璃燈管承受不了鈉蒸氣放電產(chǎn)生的高溫，此時普通玻璃要軟化。乙：鈉屬于堿金屬元素，性質(zhì)很活潑，腐蝕性強，因此很難找到合適的燈管材料。丙：氧化鋁材料陶瓷能承受高溫，又耐腐蝕，那么，是不是氧化鋁陶瓷發(fā)明得晚，或者說科學(xué)家們正是為了解決這個問題才開始研究氧化鋁陶瓷的呢?師大家的推理很合邏輯，而且確實是以上原因，透明氧化鋁陶瓷的熔點高達2050，能在1600的環(huán)境里不受鈉蒸氣腐蝕，它是1957年誕生的，它可以通過95%的光線。師氧化鋁陶瓷除了用作高壓鈉燈的燈管外，還有許多其他用途，請大家閱讀有關(guān)內(nèi)容，并填寫下表。展示氧化鋁陶瓷特 點用 途熔點高坩堝、高溫爐管硬度大剛玉球磨機透明、耐高溫高壓鈉燈燈管以上問題可由學(xué)生口答師透明氧化鋁陶瓷所用原料及工藝要比其他氧化鋁陶瓷高，有關(guān)氧化鋁更多的知識，大家課后可參考課本資料內(nèi)容。過渡假如一輛普通的汽車在沙漠里行駛，在汽車零件不壞的情況下，最怕遇到的問題是什么?生是缺水問汽車行駛時，為什么經(jīng)常要加水?生是為了散熱，因為汽車的發(fā)動機多是由金屬制作，它們在高溫時容易損壞，必須用水來冷卻。師很正確。這樣當(dāng)汽車行駛在沙漠里時，若無足夠的水，就很容易使發(fā)動機損壞而拋錨，那么，有沒有更好的辦法來解決這個問題呢?此時，陶瓷發(fā)動機可以幫我們解決后顧之憂。板書2.陶瓷發(fā)動機師可用于制造發(fā)動機的陶瓷有氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷。我們主要介紹一下氮化硅陶瓷。板書氮化硅陶瓷師既然陶瓷發(fā)動機能克服傳統(tǒng)發(fā)動機的缺點，請大家預(yù)測氮化硅的性質(zhì)。生應(yīng)該是耐高溫、抗氧化、耐腐蝕。師預(yù)言是否正確呢?請大家閱讀課本P158驗證并總結(jié)氮化硅陶瓷的特點和用途。生氮化硅陶瓷硬度大，本身具有潤滑性，耐磨損，抗腐蝕，抗氧化，能抵抗冷熱沖擊，可用來制造軸承、汽輪機葉片、永久性模具、機械密封環(huán)等機械構(gòu)件，還可以用來制柴油機。師總結(jié)得很好。那么用氮化硅陶瓷制作的發(fā)動機，與傳統(tǒng)發(fā)動機相比，有什么優(yōu)越性呢?請大家看以下資料：展示陶瓷發(fā)動機的優(yōu)點1.陶瓷的耐熱性好，可以提高發(fā)動機的工作溫度，從而使發(fā)動機效率大大提高，可比目前作為其制造材料的鎳基耐熱合金的發(fā)動機效率提高30%左右。2.工作溫度高，可使燃料充分燃燒，排出廢氣中的污染成分大大減少。這不僅降低了能源消耗，而且減少了環(huán)境污染。3.陶瓷的熱傳導(dǎo)性比金屬低，這使發(fā)動機的熱量不易散發(fā)，可節(jié)省能源。4.陶瓷具有較高的高溫強度和熱穩(wěn)定性，這可延長發(fā)動機的使用壽命。師用陶瓷制造燃氣輪機，不但有利于提高工作溫度、降低燃料的消耗，而且陶瓷原料供應(yīng)豐富，不存在資源緊缺問題。用陶瓷代替鎳基、鈷基等耐熱合金，成本可降低到原來的130。我國在“七五”期間(19861990年)，有數(shù)十個單位在國家科委的組織下，協(xié)同攻關(guān)，研制成一系列陶瓷發(fā)動機的關(guān)鍵零部件，并裝配成發(fā)動機。不僅順利通過了臺架試驗，而且在大型公共汽車上完成了上海與北京間的往返裝車路試，使我國成為世界上少數(shù)幾個有能力進行陶瓷發(fā)動機裝車路試的國家之一。這種由陶瓷部件裝配的發(fā)動機，燃油效率高，無需水冷卻系統(tǒng)，特別適用于沙漠地區(qū)等惡劣環(huán)境。該機已進入西北沙漠地區(qū)進行性能考核。我國科學(xué)家還將研制工作溫度更高的陶瓷燃氣輪機，他們正在為攻克陶瓷發(fā)動機難關(guān)而不懈地努力著。另外，氧化鋁陶瓷和氮化硅陶瓷因為硬度高(其硬度僅僅次于金剛石)而可作刀具適合于切削難加工的金屬材料，且耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性均大大高于金剛石。新型結(jié)構(gòu)陶瓷除上述所介紹的之外，還有很多品種，如碳化硼陶瓷、氧化鋯陶瓷、鈉米陶瓷等等，它們廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、原子能工業(yè)、宇航事業(yè)等方面。過渡下面，我們來介紹另一類新型無機非金屬材料光導(dǎo)纖維板書光導(dǎo)纖維師光導(dǎo)纖維，簡稱“光纖”，就是一種能利用光的全反射作用來傳導(dǎo)光線的透明度極高的玻璃細絲。如果將許多根經(jīng)過技術(shù)處理的光纖繞在一起，就得到我們常說的光纜。演示光導(dǎo)纖維玩具傳遞光的現(xiàn)象。師光導(dǎo)纖維是用石英玻璃制造的，制作時需要較高的技術(shù)，它傳導(dǎo)光的能力非常強。如1000米長的單模光纖，重量只有27克，傳送波長為1.55微米的激光時，每傳播1000米，光能的損耗不到0.2分貝。若利用光纜通訊，能同時傳輸大量信息。板書1.光導(dǎo)纖維在通訊技術(shù)中的應(yīng)用那么，光纖通