【课堂新坐标】(教师用书)高中化学 专题3 第二单元 功能各异的无

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?

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) 备

课

资

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，

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。

2．光缆和电缆相比有哪些优点？

光导纤维和新型陶瓷材料

【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 磨细原料――→生料生产阶段 和主要化 学方程式 煅烧――→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 共同特点 水泥回转窑 高温条件下发生复杂的物理变化、化学普通玻璃 (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

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 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，信息传优良性能 输量大，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、信息传重要用途 递、传能传像、遥测遥控和照明等领域 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。

【答案】 C

2．高温结构陶瓷与金属材料相比，优点是( ) A．耐高温耐腐蚀，不怕氧化

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

B．密度大，硬度大

C．韧性好，易于切削、锻打、拉伸 D．良好的传热导电性

【解析】 高温结构陶瓷具有高熔点、抗腐蚀、抗氧化、结构稳定、密度小、硬度大等优良性能；韧性好，易于切削、锻打、拉伸和良好的传热导电性是金属的优良性能。

【答案】 A

【教师备课资源】

材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是( ) A B C D 材料 刚玉、金刚石 大理石、石灰石 普通水泥、普通玻璃 沙子、石英 主要化学成分 三氧化二铝 碳酸钙 硅酸盐 二氧化硅 【解析】 金刚石的主要化学成分是碳。 【答案】 A

人造骨是一种生物功能材料，它类似于人骨和天然牙齿的性质和结构，利用此

类材料的生物特性，人造骨可以依靠从人体体液中补充某些离子形成新骨，在骨骼界面发生分解、吸收、析出等反应，实现骨骼的牢固结合，人造骨植入人体内需要吸收人体中什么成分而形成新骨( )

A．Ca B．Cl C．Na D．Ca、PO4

【解析】 人造骨是利用了其生物特性，根据人造骨类似于人骨和天然牙齿的性质和结构，人骨的主要成分是Ca3(PO4)2，所以从人体中吸收的是Ca和PO4。

【答案】 D

2＋

3－

＋

2＋

3－

2＋

－

无机非金属材料 硅酸盐材料

陶瓷水泥玻璃新型材料 光导纤维新型 陶瓷

结构陶瓷功能陶瓷

1．下列不属于硅酸盐材料的是( ) A．石英 B．黏土 C．普通玻璃 D．普通水泥

【解析】 石英的成分是SiO2，SiO2不属于硅酸盐。 【答案】 A

2．下列说法错误的是( ) A．花岗石的主要成分是KAlSi3O8

B．普通玻璃的主要成分是石英砂、碳酸钠和碳酸钙 C．变色玻璃中起变色作用的是AgBr D．SiO2不与强酸反应，但能和氢氟酸反应

【解析】 普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，而石英砂、Na2CO3、CaCO3

是制普通玻璃的原料。

【答案】 B

3．下列功能不属于结构陶瓷功能的是( ) A．机械功能 B．热功能 C．化学功能 D．生物功能

【解析】 A、B、C三项属于结构陶瓷功能，生物功能属于功能陶瓷功能。

【答案】 D

4．有关材料的用途不正确的是( ) A．高温结构陶瓷可以制作耐酸设备 B．氧化铝陶瓷不可以用于制作耐高温设备 C．氮化硅陶瓷可以制造轴承 D．光导纤维可用于传能传像、照明等

【解析】 氧化铝是高温耐火材料，可以制作耐高温设备。 【答案】 B

5．玻璃与人们的生产生活密切联系。玻璃制品随处可见。

(1)一般住宅的窗玻璃是普通玻璃，制造普通玻璃的主要原料是________、________、________，粉碎后放入玻璃窑中在高温下发生反应生成玻璃，普通玻璃的成分是________、________、________。

(2)某玻璃中含Na2O、CaO、SiO2的质量之比为31∶28∶180，此玻璃的组成可表示为(填选项)________。

A．Na2O·CaO·6H2SiO3 B．Na2O·CaO·6SiO2 C．2Na2O·2CaO·9SiO2 D．6Na2O·6CaO·SiO2

(3)我们看到的普通玻璃，一般都呈淡绿色，这是因为原料中混有Fe的原因。在制玻璃的原料中，再加入下列物质后，可制得各种不同用途的玻璃。

A．氧化亚铜(Cu2O) B．氧化钴(Co2O3) C．氧化铅(PbO) D．硼砂(Na2B4O7·10H2O)

①制造化学仪器的玻璃需加入的物质( )。 ②制造光学仪器的玻璃需加入的物质( )。 ③制造蓝色玻璃需加入的物质是( )。 ④制造红色玻璃需加入的物质是( )。

【解析】 (1)记忆普通玻璃的原料和主要成分关键是记住生产普通玻璃的反应方程高温高温

式：Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑和CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑。

3128180

(2)n(Na2O)∶n(CaO)∶n(SiO2)＝∶∶＝1∶1∶6。

625660

(3)硼砂玻璃能耐酸碱腐蚀；光学玻璃常加PbO；Cu2O为红色；Co2O3为蓝色。 【答案】 (1)Na2CO3 CaCO3 SiO2 CaSiO3

2＋

Na2SiO3 SiO2 (2)B

(3)D C B A

1．有关玻璃镀银实验的说法错误的是( ) A．该实验的化学反应必须在碱性条件下进行 B．该实验的化学反应中葡萄糖是还原剂 C．为了加快镀银速率，水浴温度越高越好 D．该实验成功的关键之一是小试管要干净

【解析】 水浴温度应控制在50～60 ℃，温度过高，银析出速率过快，会产生黑银(非晶态银)。

【答案】 C

2．(2013·青岛高二质检)下列说法正确的是( )

A．由于水泥是一种固体粉末，随便找一个东西盛起来就可以储存

B．建筑三峡大坝要用到1.082×10 t的水泥，为节约开支，可购买价格低廉的水泥 C．只要是水泥就可以用来建大厦

D．在具体的建筑中，所用水泥的强度等级要符合要求

【解析】 水泥具有水硬性，能吸收空气中的水而硬化，且水泥具有一定的保质期，所以A、C两项错误。根据建筑物使用时间、环境及要求要用相应等级的水泥，否则易出现建筑事故。

【答案】 D

3．普通玻璃为Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔化在一起的物质，它的特征( ) A．是一种纯净物，但没有固定熔点 B．是一种晶体

C．是一种较硬的物质，只在某一温度时软化 D．不是晶体，是玻璃态物质

【解析】 普通玻璃是一种复杂的混合物，不属于晶体，是玻璃态物质。 【答案】 D

4．下列说法中不正确的是( )

A．新型无机非金属材料具有光学特性、生物功能、电学特性、耐高温、强度高等特点 B．高温结构陶瓷与金属材料相比具有许多优点，如不怕氧化、密度小等优点 C．光导纤维作为通讯材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便

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