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第三章 探索生活中材料 第一节 合 金 教学目标：‎ ‎1.使学生初步了解合金。‎ ‎2．认识金属与合金在性能上的主要差异。‎ ‎3．知道生活中常见合金的组成，了解新型合金的用途。了解易拉罐的主要成分。‎ 教学重点：认识金属与合金在性能上的主要差异。‎ 教学方法：调查或实验、查阅资料。‎ 课时划分：一课时 教学过程：‎ ‎[思考与交流]‎ ‎1、什么是合金？你日常生活中的金属制品那些是合金？‎ ‎2、为什么我们使用的金属材料主要是合金？而不是纯金属？‎ ‎3、查阅资料，填写制造下列汽车配件所用的金属或合金，并解释使用这些材料的原因。‎ 汽车配件 金属或合金 使用原因 电线芯 汽车外壳 灯丝 发动机 排气管 ‎[过渡]我们日常生活中所用金属基本上都是合金，原因是合金与纯金属相比具有优越的性能，下面我们认识合金。‎ ‎[板书] 第三章 探索生活中材料 第一节 合金 一、认识合金 ‎[自学]合金第一自然段。‎ ‎[板书]合金：就是两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。‎ 特点：合金比它的成分金属具有许多良好的物理的、化学的或机械的等方面的性能，一般地说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。‎ ‎ [思考]为什么合金具有良好的机械性能？‎ 36‎ ‎[投影]‎ ‎[讲解]根据图3-1讲解合金比纯金属硬度大更坚硬的原因。‎ ‎[学与问]根据图解释合金熔点为什么一般比各成分熔点低？‎ 提示：原子之间吸引力减弱。‎ ‎[板书]二、使用合金 ‎1、铁合金 ‎[投影]‎ ‎[讲解] 生铁的含碳量在2％～4.3％，还含有硅、锰及少量硫、磷等杂质，机械性能硬而脆，易断裂，可铸不可锻；钢中的含碳量一般在0.03％～2％之间，其它杂质含量也比生铁少，基本上不含硫和磷。机械性能比生铁优良，硬而韧，有弹性，延展性好，可铸可锻，易加工。‎ ‎[练习]1.生铁的含碳量在__之间，还含有等杂质，主要的机械性能__。钢的含碳量在__之间，与生铁比较其它杂质含量__，主要的机械性能__。‎ ‎[讲述]钢可以分为碳素钢和合金钢两大类，根据含碳量的不同。工业上一般把含碳量低于0.3％（质量分数）的叫做低碳钢；含碳量在0.3％～0.6％（质量分数）之间的叫做中碳钢；含碳量在0.6％（质量分数）以上的叫做高碳钢。合金钢是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种不同特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀，以及其它许多优良性能。‎ ‎[投影]不锈钢制品：‎ ‎[讲述] 随着科学技术的进步和人民生活水平的提高，不锈钢的装饰品、餐具、炊具已经进入许多家庭。不锈钢制品外观光洁、美观，不易污染、不生锈，因此受到人们的青睐。 ‎ 不锈钢中除铁以外，还含有抗腐蚀性很强的铬和镍。铬的含量一般在13％以上，镍的含量也在10%左右。例如，有一种不锈钢的成分除铁以外，其他元素含量如下： ‎ 36‎ Cr（铬）17.0%～19.0%；Ni（镍）8.0%～11.0%； C（碳）≤0.14%；Si（硅）≤0.80%；Mn（锰）≤2.00%； P（磷）≤0.035%；S（硫）≤0.03%。‎ ‎[练习]2.在下列物质名称后的括号内填上符合该物质的组成成分和用途的序号。‎ ‎(1)低碳钢(　 )　　(2)高碳钢(　 )(3)不锈钢(　 )　(4)铸造生铁(　 )‎ A.含碳2％～4.3％ 　　B.含碳低于0.3％C.含碳高于0.6％ 　 D.含镍、铬 a.铸造铸件 　　b.机器零件c.化工设备的耐酸塔 　d.刀具 ‎3.钢铁的生锈与什么有关？铁锈的主要成分是什么？若铁锈的主要成分以Fe2O3表示，写出用盐酸除去铁锈有关反应的化学方程式。‎ ‎[学与问]某些情况下（如海水中），不锈钢仍会生锈，为什么？（提示：仍含杂质，形成原电池）‎ ‎[自学]资料卡片—钢中合金元素作用。（阅读拓展资料：特种纲）‎ ‎[投影]几种铝合金用途：‎ ‎[板书]2、铝合金、铜合金 ‎[讲述] 铝是地壳中含量最多的金属元素。纯铝的强度和硬度较小，不适合制造机械零件等。制成铝合金可改善性能。例如，铝硅合金（含Si质量分数为13.5％）的熔点为564℃，比纯铝或硅的熔点低，而且它在凝固时收缩率又很小。因而，这种合金适合铸造。又如，硬铝（含Cu 4％、Mg 0.5％、Mn 0.5％、Si 0.7％）（均为质量分数）的强度和硬度都比纯铝大，几乎相当于钢材，且密度较小。铝合金的种类很多，它们在汽车、船舶、飞机等制造业上以及在日常生活里的用途很广。‎ ‎[实践活动]通过调查或设计实验，确定易拉罐的成分 ‎[投影]铜合金：‎ ‎[讲述] Cu与Zu的合金称黄铜，其中Cu占60%～90%、Zn占40%～10%，有优良的导热性和耐腐蚀性，可用作各种仪器零件。青铜是人类使用历史最久的金属材料，它是Cu～Sn合金。白铜是Cu-Ni合金，有优异的耐蚀性和高的电阻，故可用作苛刻腐蚀条件下工作的零部件和电阻器的材料。‎ 36‎ ‎[投影]‎ ‎[阅读]资料卡片：K金是指黄金和其它金属混合在一起的合金，K金的量度单位，是将纯金分为24份。根据在首饰中的黄金含量就分成不同的K金，所以24K是指纯金，18K含黄金量就是18/24=75.0%。‎ ‎[思考与交流]‎ ‎[阅读]新型合金 ‎[板书]3、新型合金 ‎[练习]4、储氢合金是怎样储氢的？常用那些合金材料做储氢金属材料？‎ 使用时氢气怎样放出？‎ ‎5、.氢化钠（NaH）是一种离子化合物，NaH与H2O反应放出H2，下列叙述中正确的是 ‎ A、NaH在水中呈酸性 B、NaH中的氢离子可被还原成H2‎ ‎ C、NaH与H2O反应时，NaH是氧化剂 D、NaH与H2O反应时，H2既是氧化产物又是还原产物 ‎[投影]‎ 36‎ ‎[阅读]资料卡片—泡末金属 ‎[练习]6、什么是泡末金属？泡末金属有那些性质及主要用途。‎ ‎[小结]略 ‎[作业]P53 1、2、3、4、5、6‎ 板书设计 ‎ 第三章 探索生活中材料 第一节 合 金 一、认识合金 合金：就是两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。‎ 特点：合金比它的成分金属具有许多良好的物理的、化学的或机械的等方面的性能，一般地说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。‎ 二、使用合金 ‎1、铁合金 ‎2、铝合金、铜合金 ‎3、新型合金 特 种 合 金 ‎（1）耐蚀合金 36‎ 金属材料在腐蚀性介质中所具有的抵抗介质侵蚀的能力，称金属的耐蚀性。纯金属中耐蚀性高的通常具备下述三个条件之一：‎ ‎①热力学稳定性高的金属。②易于钝化的金属。③表面能生成难溶的和保护性能良好的腐蚀产物膜的金属。‎ 因此，工业上根据上述原理，采用合金化方法获得一系列耐蚀合金，一般有相应的三种方法：‎ ‎①提高金属或合金的热力学稳定性，即向原不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素，使形成固溶体以及提高合金的电极电势，增强其耐蚀性。例如在Cu中加Au，在Ni中加入Cu、Cr等，即属此类。不过这种大量加入贵金属的办法，在工业结构材料中的 应用是有限的。‎ ‎②加入易钝化合金元素，如Cr、Ni、Mo等，可提高基体金属的耐蚀性。在钢中加入适量的Cr，即可制得铬系不锈钢。实验证明，在不锈钢中，含Cr量一般应大于13%时才能起抗蚀作用，Cr含量越高，其耐蚀性越好。这类不锈钢在氧化介质中有很好的抗蚀性，但在非氧化性介质如稀硫酸和盐酸中，耐蚀性较差。这是因为非氧化性酸不易使合金生成氧化膜，‎ 同时对氧化膜还有溶解作用。‎ ‎③加入能促使合金表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素，是制取耐蚀合金又一途径。例如，钢能耐大气腐蚀是由于其表面形成结构致密的化合物羟基氧化物［FeOx·(OH)23-2x］，它能起保护作用。钢中加入Cu与P或P与Cr均可促进这种保护膜的生成，由此可用Cu、P或P、Cr制成耐大气腐蚀的低合金钢。 ‎ ‎(2)耐热合金 一般的金属材料都只能在500 ℃～600 ℃下长期工作。能在高于700 ℃的高温下工作 的金属通称耐热合金。“耐热”是指其在高温下能保持足够强度和良好的抗氧化性。‎ 提高钢铁高温强度的方法很多，从结构、性质的化学观点看，大致有两种主要方法：‎ 一是增加钢中原子间在高温下的结合力。研究指出，金属中结合力，即金属键强度大小，主要与原子中未成对的电子数有关。从周期表中看，ⅥB元素金属键在同一周期内最强。因 此，在钢中加入Cr、Mo、W等原子的效果最佳。‎ 二是加入能形成各种碳化物或金属间化合物的元素，以使钢基体强化。由若干过渡金属与碳原子生成的碳化物属于间隙化合物，它们在金属键的基础上，又增加了共价键的成分，因此硬度极大，熔点很高。例如，加入W、Mo、V、Nb可生成WC、W2C、MoC、Mo2C、VC、NbC 等碳化物，从而增加了钢铁的高温强度。‎ 利用合金方法，除铁基耐热合金外，还可制得镍基、钼基、铌基和钨基耐热合金，它们在高温下具有良好的机械性能和化学稳定性。其中镍基合金是最优的超耐热金属材料，组织中基体是NiCrCo的固溶体和Ni3Al金属化合物，经处理后，其使用温度可达1 000 ℃～1 100 ℃。‎ ‎(3)钛合金 钛和钛合金有优异的耐蚀性，只能被氢氟酸和中等浓度的强碱溶液所侵蚀。特别是钛对 海水很稳定，将钛或钛合金放入海水中数年，取出后，仍光亮如初，远优于不锈钢。‎ 36‎ 液态的钛几乎能溶解所有的金属，形成固溶体或金属化合物等各种合金。合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善钛的性能，以适应不同部门的需要。例如，Ti-Al-Sn合金有很高的热稳定性，可在相当高的温度下长时间工作；以Ti-Al-V合金为代表的超塑性合金，可以50%～150%地伸长加工成型，其最大伸长可达到2 000%。而一般合金的 塑性加工的伸长率最大不超过30%。‎ 由于上述优异性能，钛享有“未来的金属”的美称。钛合金已广泛用于国民经济各部门，它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料。船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻 工业部门中要大量应用钛合金，只是目前钛的价格较昂贵，限制了它的广泛使用。‎ ‎(4)磁性合金 金属中组成永磁材料的主要元素是Fe、Co、Ni和某些稀土元素。目前使用的永磁合金 有稀土钴系、铁铬钴系和锰铝碳系合金。‎ 磁性合金在电力、电子、计算机、自动控制和电光学等新兴技术领域中，有着日益广泛 的应用。‎ ‎（5）形状记忆合金 形状记忆合金是在20世纪60年代初期发现的，它是一种特殊的合金，有一种不可思议的性质，即使把它揉成一团，一旦达到一定温度，它便能在瞬间恢复到原来的形状。由镍和 钛组成的合金具有记忆能力，称为NT合金。‎ 具有这种形状记忆效应的合金，除镍钛合金外，还先后发现铜锌、金镉、镍铝等 约20种合金，其中“记忆力”最好的是NT合金。‎ 形状记忆合金的应用范围广泛，除了可用于温度控制装置、集成电路引线、汽车零件与机械零件外，由于其与生物体的相容性好、耐蚀性强，还可用于骨折部位的固定、人造心脏 零件、牙齿矫正等医用材料。‎ 由于NT合金成本昂贵，目前正在研制廉价的铜系形状记忆合金。‎ 第二节 金属的腐蚀与防护 教学目标：‎ ‎1．能描述金属腐蚀的化学原理，知道金属防护的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意义。‎ ‎    2．进一步学会对比、比较认识事物的科学方法和假设验证探究的思维方式，辩证的认识外因条件对化学变化的影响；‎ 36‎ ‎3．参与试验探究观察铁生锈的过程，体会动手试验自己获得铁的性质的知识的成功愉悦，保持学习的兴趣；‎ 教学重点：电化腐蚀的原因．‎ 教学难点：析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式．‎ 教学方法：实验探究、师生共议、归纳总结。‎ 课时划分：两课时 教学过程：‎ 一 课 时 ‎[投影]常见的金属腐蚀现象：‎ ‎[导课]金属腐蚀的现象非常普遍，像金属制成的日用品、生产工具、机器部件、海轮的船壳等，如保养不好，都会腐蚀，从而造成大量金属的损耗。至于因设备腐蚀损坏而引起停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康，甚至造成严重事故的损失，那就更无法估计了。因此，了解金属腐蚀的原因，掌握防护的方法，是具有十分重要的意义的。‎ ‎[板书] 第二节 金属的腐蚀与防护 一、金属腐蚀 ‎[阅读]回答什么是金属腐蚀？‎ ‎[板书]金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。‎ ‎[讲述] 金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。‎ 例如：铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。‎ ‎[板书]1、 化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。‎ ‎[讲述]温度对化学腐蚀的影响：‎ 36‎ ‎[科学探究]不同条件下铁钉的锈蚀 注意：①光亮铁钉浸没在菜油之中；②光亮铁钉半浸半露在菜油中；③光亮铁钉完全浸没在食盐水中；④光亮铁钉完全浸没在酸性溶液中或碱性溶液中。学生分别观察并写出报告以培养学生的观察与描述能力。教师不但要给学生出题目，还要发挥点拨作用，提出注意点：①观察的一周中不要振荡试管，否则会破坏生锈的界面；②把各人设置的具体条件和的状况详尽记录在案，以利分析和归纳，写出高质量的家庭探究报告。‎ 实验方案 记录 结论 ‎[总结]铁钉生锈的条件：铁钉含杂质、与电解质溶液接触。‎ ‎[思考]绝大多数钢铁生锈是否是化学腐蚀？为什么？‎ ‎[板书]2、电化学腐蚀 ‎[讲解]由于金属和液态介质(常为水溶液)构成微小的原电池而发生金属腐蚀的过程.电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式.例如:钢铁在潮湿的空气中生锈就是电化学腐蚀造成的.‎ ‎[板书] 电化学腐蚀 ：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。‎ ‎[共同分析]形成原电池的原因。‎ ‎[板书]‎ ‎[投影]钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀：‎ ‎[讲解] 吸氧腐蚀与析氢腐蚀：发生条件、正负极反应、总反应。‎ ‎[板书]‎ 分类 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强（弱酸）‎ 水膜酸性较弱或呈中性 负极反应 Fe –2e === Fe2+‎ ‎2Fe –4e === 2 Fe2+‎ 正极反应 ‎2H+ + 2e === H2‎ ‎2H2O + O2 + 4e－ == 4OH-‎ 总反应 Fe + 2H+ == Fe2+ + H2‎ ‎2Fe + 2H2O + O2 == 2Fe(OH)2‎ 36‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎4Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3‎ ‎ Fe2O3.xH2O ‎ ‎ 次要 主要 ‎[归纳与交流]化学腐蚀与电化腐蚀的对比。‎ ‎[板书]3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比 ‎（1）本质：金属原子失电子而被氧化 M – ne == Mn+‎ ‎ (2) ‎ ‎（3）   相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。‎ ‎[小结]略 ‎[课堂练习]‎ ‎1．把a、b、c、d4块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成几个原电池。若a、b相连时a为负极；c、d相连时电流由d到c；a、c相连时c极上产生大量气泡；b、d相连时b上有大量气泡产生；则四种金属的活动性顺序由强到弱为： .(a>c>d>b)‎ ‎2．烧过菜的铁锅未及时洗去含有NaCl的残液，过一段时间便出现红棕色的铁锈斑点，已知该锈斑为Fe(OH)3失水的产物。表示Fe(OH)3生成的电极反应式、离子方程式和化学方程式分别为；（1）负极 ， 正极 ；（2） ；（3） 。（Fe-2e=Fe2+ ,2H2O+O2+4e=4OH-,） (Fe2++2OH-=Fe(OH)2；4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3) ‎ ‎3.有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠人体内血液种含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作。它的两极电极反应式分别为： 。（正极：Zn-2e=Zn2+ ,负极：2H2O+O2+4e=4OH-,）‎ ‎[作业]P58 1、2、3‎ 板书设计 第二节 金属的腐蚀与防护 一、金属腐蚀 36‎ 金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。‎ ‎1、 化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。‎ ‎2、电化学腐蚀 不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。‎ ‎ ‎ 分类 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强（弱酸）‎ 水膜酸性较弱或呈中性 负极反应 Fe –2e === Fe2+‎ ‎2Fe –4e === 2 Fe2+‎ 正极反应 ‎2H+ + 2e === H2‎ ‎2H2O + O2 + 4e－ == 4OH－‎ 总反应 Fe + 2H+ == Fe2+ + H2‎ ‎2Fe + 2H2O + O2 == 2Fe(OH)2‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎4Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3‎ ‎ Fe2O3.xH2O ‎ ‎ 次要 主要 ‎3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比 ‎（1）本质：金属原子失电子而被氧化 M – ne == Mn+‎ ‎ （3）‎ ‎（3）   相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。‎ 二 课 时 ‎ [过渡]金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。每年由于钢铁生锈会使我国损失大约100～150亿元。在英国，每90秒钟就有1吨钢被锈蚀掉。因此防止金属腐蚀有很重要的意义。‎ 36‎ ‎[板书]二、金属的防护 ‎[思考与交流]讨论自行车不同构件的防锈措施：‎ ‎[复习]电化学腐蚀的实质，写出两极反应方程式（析氢和吸氧）。‎ ‎[思考]影响金属腐蚀的因素有那些？（阅读P56 最后一自然段）‎ ‎[练习]‎ ‎1、影响金属腐蚀的因素有＿＿和＿＿两个，就金属本身来说金属越＿＿，金属越易被腐蚀，金属中含杂质越＿＿，金属越易被腐蚀；介质对金属腐蚀影响也很大，如果金属在＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿，金属越易被腐蚀。‎ ‎[思考]海水中的金属为何容易被腐蚀？（提示：电解质溶液）‎ ‎[讨论]要想减少或避免电化学腐蚀，我们应该采取什么措施？‎ ‎　　①对金属做必要的精炼，以减少其中能导电的不活泼杂质。‎ ‎　　②对机器、仪表及时保养，减少金属与腐蚀性气体、电解质溶液、潮湿气体的接触。‎ ‎　　③根据用途不同采取不同的方法使金属与造成发生的介质隔离，如涂油脂、喷漆、镀层、表面钝化等。‎ ‎　　④选用适宜的金属或非金属制成耐腐蚀的合金，如炼制不锈钢、耐酸钢等。‎ ‎⑤采用电化学防护方法，如在钢铁的船体上焊接上较活泼的金属锌。‎ ‎[投影]常见金属防腐蚀方法：‎ ‎ ‎ ‎[板书]1、物理方法 ‎[讲述]以上投影中方法都是物理方法。刚才同学们回答时已提到电化学防护方法。‎ 36‎ ‎[投影]两种电化学防护方法 ‎[讲述]金属腐蚀本质就是金属失电子而被氧化的过程。金属越活泼，金属越易被腐蚀。因此在金属铁上连接一块比它更活泼的金属，发生原电池反应时，失电子的为活泼的金属，而铁被保护。‎ ‎[探究活动1] 决策——采用哪种防锈方法 ‎1镀铝后涂漆 2镀锌后涂漆 3镀镉后涂漆 4镀铬 5镀锡 6喷砂清理后涂漆 7一般清理后涂漆 8在锈上涂漆 上图对不同防锈方法的效果进行了比较，同时也粗略给出了这些方法的成本。‎ ‎[问题] 采用哪种方法来保护铁不生锈，仔细考虑成本与效果。‎ ‎（1）房子上的铸铁檐槽（2）海边码头上的钢轨（3）铁的徽章（4）放电熨斗的支架（5）钢刀片（6）铁钥匙（7）儿童游戏场中秋千的钢架 ‎1至7中，要求针对所给出的不同情况，去决定应分别采用哪种防锈方法。这项工作最好在小组中进行。有一些做决定时应考虑的因素：‎ ‎●物品需要保存多长时间?很明显，如果物品只需保存很短的时间，就没有必要去考虑给它一个长久的保护。‎ ‎● 物品将用在哪里?如果物品主要用于室外，它就需要较好地进行保护。‎ ‎● 物品是干什么用的?物品用途不同，保护方法也不同。例如，物品要接受高温，就不能用油漆进行保护。‎ ‎● 物品外观重要吗?某些保护方法也是为了装饰外观用的。例如，镀铬。‎ ‎[探究活动2]决策——怎样保护通向学校的小桥 36‎ 假设你为地方政府的架桥部门工作，你要在一条河上修一座供人行走的小桥，有了这座桥，孩子们就可以从住宅区通过小河到学校上学了。这座桥要用铁建造，你要决定采用什么样的保护方法来防止它生锈．这座桥需要保存16年，因为16年后学校就要搬到另一个新的地方。‎ 有四种防锈措施供选择：‎ 选择1 不防锈，不采取防锈措施的桥，10年后必须进行更换，否则会由于锈蚀而发生危险。‎ 选择2 在对桥进行一般性清理后，涂上油漆．这种保护措施需要每3年重新进行一次。‎ 选择3 用喷砂清理法对桥清理后，涂上油漆。这种保护措施需要每6年重新进行一次。‎ 选择4 将桥喷砂清理后，镀上锌再涂上漆。这种保护措施能使桥保存18年。‎ 下面给出了以上四种选择的成本。‎ 表： 四种选择的成本 ‎[问题] （1）计算每个选择从桥建造开始，16年所花的费用（包括建造费和维修保护费）（ 2）采用哪个选择？‎ ‎[讨论] 1．只有钢铁才能生锈，很多其他的金属，如铝和铜，几乎完全不发生锈蚀．可是为什么我们用钢铁比用其他金属多呢?‎ ‎2．假如有人发明了一种又便宜、又简单的方法，使锈永远不可能发生．显然这一发 明会带来很大的益处，你认为它也可能带来坏处吗?‎ ‎3．汽车排气系统受锈的影响很严重。一辆车，由普通钢制造的排气系统价值960元，由于生锈的原因，它使用大约2年就需要更换。对同一辆车，如果买一个由不锈钢制造的排气系统，受锈的影响就会减少，并且可以使用6年，不锈钢排气系统价值1900元。 从长远考虑，是普通钢排气系统便宜，还是不锈钢排气系统便宜?解释你的回答。‎ ‎4．在英国才有不到10％的汽车拥有者购买不锈钢排气系统。请你评论一下这个事实。‎ ‎[小结]略 ‎[课堂练习]‎ 36‎ ‎1．解释下列现象并写出有关原电池的电极反应：‎ ‎（1）马口铁（镀Sn铁皮）做的罐头，打开后为什么极易生锈？‎ ‎（2）自来水管（镀Zn铁管）和白铁皮做的提桶，为什么不易生锈？‎ ‎（3）轮船船壳的水线以下部分，为什么要装上一定数量Zn块？‎ ‎2．桥梁上钢结构接头处须用铆钉连结，以下三种铆钉，选用何种为好？‎ ‎（1）铝铆钉 （2）铜铆钉 （3）钢铆钉 ‎3．下列各烧杯中盛有海水，依次插入：‎ ‎（1）Fe片；（2）Cu、Fe导线相连；（3）Sn、Fe导线相连；（4）Zn、Fe导线相连；（5）Al、Fe导线相连；铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。‎ 参考答案：1、略2、（3）3、（2）＞（3）＞（1）＞（4）＞（5）‎ ‎[作业]P58 5、6‎ 板书设计 二、金属的防护 ‎1、物理方法 ‎2、电化学法 ‎ ‎ ‎ 怎样防止自行车棚锈蚀？‎ ‎　　学校（或社区、乡村）内的自行车防雨棚采用了钢架结构，但使用不久就会生锈。为了使它有比较长的使用寿命，需要采取防锈措施。请同学们思考：怎样应用有关金属锈蚀的知识来防止自行车棚的钢架锈蚀呢？‎ ‎　　我的假设 ‎　　车棚钢架锈蚀的主要原因是：--、--、--、--……‎ ‎　　我的方案 ‎　　针对这些原因采取下列措施，可以防止车棚钢架锈蚀：‎ ‎　　1.--------‎ ‎　　2.--------‎ ‎　　3.--------‎ ‎　　……‎ ‎　　探究过程建议 ‎　　1.查阅有关钢铁锈蚀原因和防护方法的资料，在此基础上初步考虑可以采取的防锈措施，整理成参考材料并与同学进行交流和讨论。‎ ‎　　2.考察同类车棚的防锈方法及其效果，向有经验的人征求意见，在此基础上写成考察报告。‎ 36‎ ‎　　3.设计几种方案，根据某些指标比较这些方案的优缺点，然后确定一个比较好的方案。‎ 主要步骤和方法 方案1‎ 方案2‎ 方案3‎ 防锈材料成本估算 ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ 施工人力成本估算 ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ 有效防锈期估计 ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ 综合评价优劣排序 ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　　几点说明 ‎　　1.本课题是一项实践性很强的探究活动，要求学生单独或以小组形式进行实地考察，结合成本核算和效果分析获得可行的方案。‎ ‎　　2.如果没有适当的自行车棚，可选择类似的需要做防锈处理的农具棚、候车棚、露天铁架或者家用铁器等替代，并写出有关的研究报告。‎ 第三节  玻璃、陶瓷和水泥 教学目标：‎ 36‎ ‎1．知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途。‎ ‎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认识。‎ ‎3．使学生认识到化学在现代社会、现代科技中的重要作用。‎ 教学重点、难点: 水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料 教学用具：高压钠灯、光导玩具、光导演示器、光缆实物、投影片、电影剪辑 教学方法：展示实、图片、谈话、讲述、讨论探究 课时划分：两课时 教学过程：‎ 一 课 时 ‎[投影]人工吹制玻璃器皿 ‎[学与问] 玻璃中含有什么物质？玻璃器皿为何能通过人工吹制方法制得？‎ ‎[板书]一、玻璃 ‎［自学］请大家阅读课本P59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 ‎====‎ 高温 ‎====‎ 高温 Na2CO3+CO2 Na2SiO3+CO2↑‎ CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑‎ Na2SiO3‎ CaSiO3‎ SiO2‎ ‎[板书]1、生产玻璃原料： 主要反应： 成分：‎ ‎[讲述］在原料中SiO2用量较大，普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔化在一起得到的物质主要成分是SiO2。 ‎ ‎［提问］为什么制取氟化氢气体或盛放氢氟酸时不能用玻璃容器？‎ ‎［回答］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。‎ ‎［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嘴管。‎ ‎［观察］大家看到了什么？‎ ‎［回答］玻璃受热、变软，可拉细。‎ 36‎ ‎［讲述］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。‎ ‎［思考］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。‎ ‎［讨论］（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。……‎ ‎［讲解］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。‎ ‎[板书]2、玻璃态物质：短程有序、远程无序，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。‎ ‎[展示一小块普通玻璃]‎ ‎[提问］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？‎ ‎［回答］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］‎ ‎［提问］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？‎ ‎［回答］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)。‎ ‎［总结］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。‎ ‎［提问］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？‎ ‎［回答］玻璃的透光性能好，但易碎，并且易伤人。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。玻璃不耐热，开水都能把它炸裂……‎ ‎［讲述］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］‎ 36‎ 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 石英玻璃 膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光 化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等 光学玻璃 透光性能好，有折光和色散性 眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸透镜等光学仪器 玻璃纤维 耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀 太空飞行员的衣服、玻璃钢等 钢化玻璃 耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂 运动器材；微波通讯器材；汽车、火车窗玻璃等 ‎［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。‎ ‎[投影] 列车车厢玻璃是用钢化玻璃制成 ‎[讲述]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，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。‎ ‎[阅读]资料卡片—变色玻璃(变色眼镜)‎ 变色玻璃在制造过程中，预先掺进了对光敏感的物质，如氯化银、溴 36‎ 化银（统称卤化银）等，还有少量氧化铜催化剂。在变色眼镜的玻璃里，有和感光胶片的曝光成像十分相似的变化过程。卤化银见光分解，变成许许多多黑色的银微粒，均匀地分布在玻璃里，玻璃镜片因此显得暗淡，阻挡光线通行，这就是黑眼镜。当回到稍暗一点的地方，在氧化铜催化剂的促进下，银和卤素重新化合，生成卤化银，玻璃镜片又变得透明起来 ‎[板书]3、钢化玻璃：普通玻璃在电炉里加热软化后急速冷却而成的。‎ 特种玻璃：石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃等。‎ 有色玻璃：在制造玻璃的过程当中，加入了金属氧化物 变色玻璃：卤化银见光分解，稍暗一点的地方，在氧化铜催化剂的促进下，银和卤素重新化合，生成卤化银，‎ ‎[投影]陶瓷图片：‎ ‎[讲述]我国早在8000年前便发明了制陶技术，是世界上最先烧造和使用陶器的国家之一。陶瓷的发明是人类科技发展史上一个重要里程碑，是人类第一次学会用黏土等天然物为主要原料经过复杂的物理化学变化制造出的一种重要的人造材料。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。‎ ‎[板书]二、陶瓷 ‎[提问]我国素有“瓷都”之称的地方在哪里？“陶都”之称的地方在哪里？‎ ‎[回答]江西景德镇。浙江宜兴。‎ ‎[讲述］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。‎ ‎[板书]1、传统上陶瓷是指所有以粘土为主要原料（Al2O3·2SiO2·2H2O）与其它天然矿物原料经过粉碎、成型、煅烧等过程制成的各种制品。广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称。‎ ‎[投影]手工制造陶瓷的过程（根据图讲解）‎ 36‎ ‎[板书]2、手工制陶瓷过程：1．混合 2．成型 ３．干燥 ４．烧结 ５．冷却 ６ ．陶瓷器 ‎[展示]一外观美丽的陶瓷制品 ‎[讲解]彩釉的初步知识：‎ ‎[投影]陶瓷种类及用途：‎ ‎ ‎ ‎[板书]3、彩釉：‎ 陶瓷种类及用途：‎ ‎[过渡] 水泥是一种非常重要的建筑材料，下面我们学习水泥的有关知识 ‎[板书]三、水泥 ‎[投影]‎ 36‎ ‎ ‎ ‎[阅读]课本63页有关水泥内容，并填写下表。‎ ‎[板书]‎ ‎1、水泥主要原料：粘土石灰石(石膏)适量 主要成分：硅酸三钙：3CaO·SiO2硅酸二钙：2CaO·SiO2铝酸三钙：3CaO·Al2O3‎ 主要性质：水硬性 ‎[讲述]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。‎ 建筑用粘合剂——水泥沙浆的成分是水泥、沙子和水的混合物。混凝土是由水泥、沙子和碎石混合而成。目前，我国已成为世界上生产和使用水泥制品最多的国家。‎ ‎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 ‎2.下列叙述正确的是 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 ‎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 ‎4.下列物质有固定熔点的是 A.水泥　　　　　B.玻璃　　　　　　C.Na2O·SiO2　　　　　　　 D.水玻璃 ‎5.熔融烧碱应选用的器皿是 A.石英坩埚　　B.生铁坩埚　　　　C.普通玻璃坩埚　　 D.陶瓷坩埚 参考答案：‎ ‎1、A 2、BD 3、C 4、C 5、B ‎[作业]P65 1、2‎ 板书计划 36‎ 一、玻璃 ‎1、生产玻璃原料： 主要反应： 成分：‎ ‎2、玻璃态物质：短程有序、远程无序，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。‎ ‎3、钢化玻璃：普通玻璃在电炉里加热软化后急速冷却而成的。‎ 特种玻璃：石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃等。‎ 有色玻璃：在制造玻璃的过程当中，加入了金属氧化物 变色玻璃：卤化银见光分解，稍暗一点的地方，在氧化铜催化剂的促进下，银和卤素重新化合，生成卤化银，‎ 二、陶瓷 ‎1、传统上陶瓷是指所有以粘土为主要原料（Al2O3·2SiO2·2H2O）与其它天然矿物原料经过粉碎、成型、煅烧等过程制成的各种制品。广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称。‎ ‎2、手工制陶瓷过程：1．混合 2．成型 ３．干燥 ４．烧结 ５．冷却 ６ ．陶瓷器 ‎3、彩釉：‎ 陶瓷种类及用途：‎ 三、水泥 ‎1、水泥主要原料：粘土石灰石(石膏)适量 主要成分：硅酸三钙：3CaO·SiO2硅酸二钙：2CaO·SiO2铝酸三钙：3CaO·Al2O3‎ 主要性质：水硬性 ‎2、水泥的标号及钢筋混凝土。‎ 二 课 时 ‎[复习]玻璃、陶瓷、水泥生产原料及主要化学成分。‎ 36‎ ‎[过渡]近年来为适应科技发展而研制出许多新型陶瓷材料，它的化学组成已远远超出硅酸盐范围，在信息科学、航天航天、生物工程、超导研究等领域得到广泛的应用。‎ ‎[板书]四、玻璃和陶瓷的发展 今天，我们主要了解其中的两种高温结构陶瓷和光导纤维。‎ ‎[板书]1、光导纤维 ‎ ‎[展示]光缆、光导纤维仪、光导纤维装饰品、玩具等。‎ ‎　　上述物品及演示中，可以观察到：光导纤维可以传输光、图像、音乐等。当然，它的最大用途是，远距离信息传输，构建信息高速公路。还可以用于医学的肠镜、胃镜、心脏等内窥镜。‎ ‎[播放]光导纤维的视频。‎ ‎[学生概括]光导纤维的主要性能和用途：传导光的能力很强，应用于通信。‎ ‎[教师小结]对比光纤光缆和普通电缆。光纤光缆信息量大，每根光缆上理论上可同时通过10亿路电话。而普通电缆8管同轴电缆每条通话1800路；光纤光缆原料来源广（石英玻璃），节约有色金属。而普通光缆资源较少；光纤光缆质量小，每km27g，不怕腐蚀，铺设方便。而普通光缆每km1.6t；光纤光缆成本低，每km 10 000元左右。而普通光缆每km 200 000元左右；光纤光缆性能好，抗电磁干扰保密性强 ，能防窃听，不发生电辐射…… ‎ ‎[板书]2、高温结构陶瓷 ‎［讲述］结构材料，是指利用其强度、硬度、韧性等机械性能制成的各种材料。以往用的最多的结构材料是金属。但现在，它却逐渐让位于高温结构陶瓷，为什么会这样呢?请大家阅读课本P65有关内容回答。‎ ‎［回答］因为高温结构陶瓷具有能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，作为高温结构材料非常合适，而金属材料易受腐蚀，在高温时不耐氧化，不适合在高温时使用。‎ ‎　　（1）氧化铝陶瓷 ‎[展示]高压钠灯。外罩是玻璃，里面的灯管是氧化铝陶瓷，是一种高温结构材料。‎ 高压钠灯内温度高达1400℃，同时钠蒸气具有很强的腐蚀性。‎ ‎[展示]坩埚、高温炉管。 ‎ ‎　　[讲解]性能：熔点高、硬度大、透明、耐高温；用途：坩埚、高温炉管、 刚玉球磨机、高压钠灯管管 ‎　　（2）氮化硅陶瓷 ‎[展示] 氮化硅陶瓷制品 36‎ 说明：氮化硅陶瓷也是一种高温结构陶瓷，我国等少数先进国家，已经用它制造出来陶瓷柴油机。 其优点：超硬物质，具有润滑性，耐磨性抗腐蚀性强，高温也能抗氧化。当然，还有其他高温结构材料，如碳化硼陶瓷等等。‎ ‎[讲述]新型陶瓷制成的防护片能承受航天飞机发射时因摩擦产生的1600℃以上高温，防止航天飞机铝合金外壳受热熔化，保护航天员的安全。‎ ‎[投影]‎ ‎［小结］以上我们所讲述的，只不过是新型无机非金属材料中的点滴，在此领域中，还有许许多多的已知和未知等待我们去了解和发掘。目前，科学家们对材料的研究已由宏观进入微观。人类智慧的力量是伟大的，希望你们现在能好好学习，并在将来能有机会在材料研究的天空里大显身手，为人类最终摆脱对天然材料的依赖而作出贡献!‎ ‎[课堂练习]‎ ‎１、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 Ｂ．密度小，硬度大 ‎ Ｃ．韧性好，易于切削、锻打、拉伸 Ｄ．良好的传热导电性 ‎ ‎２、下列有关材料用途的说法不正确的是 Ａ．氧化铝陶瓷可用做高压钠灯的灯管 Ｂ．氮化硅陶瓷可用做陶瓷发动机的材料 ‎ Ｃ．光导纤维可用做遥测遥控、照明等 Ｄ．氧化铝陶瓷可用做半导体材料 ‎ ‎３、目前已有多个国家的大汽车公司试制无冷却式陶瓷发动汽车．我国在１９９０年装 配了一辆并完成了试车．这种陶瓷柴油发动机部件的受热面是由一种耐高温且不易传热的材料制造的，这种材料是新型无机非金属材料中的 Ａ．氧化铝陶瓷 Ｂ．氮化硅陶瓷 Ｃ光导纤维 Ｄ．玻璃钢 ‎ ４、氮化硅（Ｓｉ3Ｎ４）是一种非氧化物高温陶瓷结构材料，具有高硬度、高强度、耐 36‎ 高温和耐腐蚀等特性，其超强的拉弯强度达到８×１０４～１０×１０４Ｎ·ｃｍ－２，而且在１２００0Ｃ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Ｓｉ3Ｎ４可以由ＳｉＣｌ４的蒸气和氨气的混合物反应制取．粉末状的Ｓｉ3Ｎ４对空气和水都不稳定．但是，将粉末状的Ｓｉ3Ｎ４和适量的ＭｇＯ在２３０×１．０１×１０５Ｐａ和１８５0Ｃ的密闭容器中热处理，可以制得表面结构十分致密而且对空气和水都十分稳定的高温结构材料． ‎ ‎（１）写出由ＳｉＣｌ４和ＮＨ３反应制备Ｓｉ３Ｎ４的化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿． ‎ ‎（２）分别写出Ｓｉ3Ｎ４与Ｈ２Ｏ、Ｏ２反应的化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿． ‎ ‎（３）为什么表面结构致密的Ｓｉ3Ｎ４不再受Ｈ２Ｏ、Ｏ２的侵蚀？‎ 参考答案：‎ ‎1、　Ａ、Ｂ 2、Ｄ 3、Ｂ 4、（１）３ＳｉＣｌ４＋４ＮＨ３＝Ｓｉ３Ｎ４＋１２ＨＣｌ （２）Ｓｉ３Ｎ４＋６Ｈ２Ｏ＝３ＳｉＯ２＋４ＮＨ３↑ ‎ Ｓｉ３Ｎ４＋３Ｏ２＝３ＳｉＯ２＋２Ｎ２ ‎ ‎（３）固体Ｓｉ３Ｎ４表面与空气中的Ｏ２反应，生成稳定的ＳｉＯ２，从而形成了致密的ＳｉＯ２保护层，防止内部的Ｓｉ３Ｎ４继续与空气和水接触而被侵蚀．‎ ‎[作业]P65 3、4‎ 板书设计 四、玻璃和陶瓷的发展 ‎1、光导纤维 ‎2、高温结构陶瓷（1）氧化铝陶瓷（2）氮化硅陶瓷 36‎ 陶器 用泥土等无机物质做原料，采取手工或其他方法做成所需要的形状，经过800℃至900 ℃温度焙烧硬化而成的物品。一般为日用盛器、炊器、建筑构件及艺术陈设品。器体不透明，有小孔，有吸水性。中国历史上的陶器种类很多，相继出现了红陶、灰陶、黑陶、白陶、彩陶、彩绘陶和釉陶等品种。中国制作陶器的历史十分悠久，根据考古调查，有一万多年的历史。从旧石器时代结束、新石器时代开始的时期，就发明了制陶术，所以陶器发明是新石器时代的一个重要标志。‎ ‎　　瓷器 以瓷土即高岭土为原料，经拉坯成型、施釉、入窑焙烧制成的器物。瓷器经1300 ℃以上高温烧成，胎体烧结后呈白色或灰白色，致密坚硬，扣之能发出清脆的铿锵之声。表面的一层玻璃质透明釉与胎体结合紧密，釉层不易剥落，几乎不吸水。瓷器根据釉色可以分为青瓷、黑瓷、白瓷、彩瓷四大类。瓷器源于中国，早在3000多年前的商代即生产出原始青瓷，公元2世纪的东汉时期烧制出比较成熟的青瓷。烧造瓷器的窑口遍布南北方各地，经过南北朝、隋唐的发展，到宋代已是窑口林立，产品各具特色，出现了汝、官、哥、定、钧五大名窑。南宋至元代开始，中国瓷业中心逐渐集中到江西景德镇，青花、釉里红等釉下彩的发明开创了一个新局面，明清釉上彩瓷又大大改变了瓷器的审美倾向，使之走向精美华丽，使瓷器烧造工艺达到历史上的顶峰。 ‎ 青瓷 釉面基本色调呈青绿色的瓷器。3000年前的商代中期开始出现的原始青瓷，为我国最早的青瓷。东汉时期青瓷进入成熟阶段。六朝时期，青瓷工艺水平迅速提高，隋唐时期青瓷生产更加繁荣，越窑、瓯窑、岳州窑、长沙窑等生产出了犹如千峰翠色般的青瓷。宋代青瓷达到巅峰，汝、官、哥、定、钧五大名窑中的汝、官、哥三大窑都生产青瓷。民间的龙泉窑、哥窑、临汝窑、耀州窑等南北方窑厂都生产精美的]青瓷。青瓷的美在于它的釉色，唐代越窑烧制出湖水绿般的优雅釉色，晚唐五代又烧制成功青瓷极品秘色瓷，使釉色更为清幽雅致。南宋官窑和龙泉窑发明的石灰碱釉新工艺，让青瓷釉色呈现出粉青、梅子青等如假玉器的色泽，将青瓷之美发挥到了极至。青瓷上还采用划、刻、捏塑、拍印等工艺技法装饰胎体，在浙江地区和湖南长沙窑还相继发明了高温釉上彩和高温釉下彩美化瓷器。常见的纹样有弦纹、水波纹、斜方格纹、网纹、联珠纹、卷枝蔓草、莲瓣纹等。元明清景德镇成为中国瓷器生产的中心，白釉、红釉、蓝釉、蓝釉描金等瓷器高度发展，彩瓷逐渐受到青睐，青瓷在社会生活中渐渐失去了主导地位。‎ ‎：‎ 汝窑 宋代五大名窑之一，在河南汝州，即今天的宝丰县。北宋后期，汝窑成为为宫廷烧制御用瓷器的专用窑场，制品为青瓷，传世器物有盘、碟、洗、瓶、樽、碗、盏托、水仙盆等。汝窑瓷器在历史上一直是倍受重视的珍品。从传世品看，胎体较薄，胎质细腻。器物成型和修坯工艺一丝不苟，烧制也十分考究，器物底部的支烧痕迹小得如同芝麻粒，底部施满釉。它的釉色为天青釉，色彩青幽含蓄，釉质厚如凝脂，釉面开细碎的冰裂纹。汝窑烧造御用瓷的时间大约只有20年，作品极少，目前传世的汝窑器物不足百件，分别珍藏在北京故宫博物院、台北故宫博物院、上海博物馆以及英国、美国、日本、香港等地。‎ 36‎ 宋 汝窑天青釉三足樽 官窑 官窑有广义和狭义两个概念。广义的官窑泛指历代由朝廷督办、专门烧制御用瓷的瓷窑；狭义的官窑则是宋代五大名窑之一。文献记载，北宋后期在东京汴梁，即今河南开封设置过官窑。但至今未找到窑址。南宋官窑在浙江杭州，其中的一座郊坛下官窑已经过科学发掘，发现了窑炉、窑具及瓷器碎片。出土的器物主要有青瓷盘、碗、碟、洗、炉及仿商周秦汉古铜及玉器的造型。官窑瓷器胎土呈黑灰或黑褐色，胎体较薄，施釉较厚。釉色是官窑瓷器技术和艺术上的最高追求，它创造出青釉的高档品种粉青、月白、米黄等釉色，这些釉色色泽幽雅，透明感降低，釉层厚而匀净。由于胎体中含铁量较高，大部分器物的口、足沿等釉层较薄的部位泛出铁红色，古代文献称为“紫口铁足”。南宋官窑瓷器还有一个特征，就是釉面上分布着长短、深浅不一的裂纹，叫作“开片”。它原本是一种釉面缺陷。瓷胎比瓷釉的膨胀系数大，瓷器烧成冷却的时候，收缩幅度大的胎体就会把玻璃质的釉层拉碎，釉面出现开片。而艺术素养高的宋代工匠们巧妙地利用了这种缺陷，人为地把它变成一种釉面装饰，让自然延伸、交错的冰裂纹与温润的青釉搭配和谐，相得益彰，给单色的器物平添了天然的美感。‎ 南宋 官窑粉青釉弦纹瓶 哥窑 宋代五大名窑之一，在浙江龙泉。烧制的青瓷有各式碗、盘、瓶、炉等，造型幽雅有古韵，典型器物有琮式瓶、贯耳瓶、鬲式炉、莲瓣碗等。有的器物有刻划、堆塑等装饰，哥窑瓷采用多次施釉的工艺，使青釉浓厚青翠，色彩幽深，创出了粉青、梅子青等绝顶釉色，把青瓷的美，推到了一个新的境界。哥窑青瓷釉上有细碎的开片，称作“百圾碎”，更小的叫“鱼子纹”，把原本是缺陷的开片变成瓷器表面自然天成的装饰，说明工匠们已经掌握了开片的规律，可以人为地加以控制和利用，这只有在制瓷工艺达到高峰的宋代才能做到。‎ 36‎ ‎ ‎ 南宋 哥窑双耳三足炉 定窑 宋代五大名窑之一，是当时最有名的白瓷窑口。定窑白瓷胎体洁白，质地坚实。釉是象牙白色。不论碗、盘还是瓶、罐，常常装饰着划花、刻花或者印花，纹饰题材有莲瓣、龙凤、牡丹、莲池游鸭、婴戏、鸳鸯等。定窑还发明了一种烧制碗类器物的先进的装烧技术，叫做“覆烧”，把过去一个匣钵里正着装一件碗坯，变成多件器物扣叠在一起，形成一个筒形的组合式匣钵，这样就大大增加了装烧量，提高了生产效率。但是，覆烧的瓷器口沿不能上釉，于是工匠们又在这些芒口的碗、盘口上镶包了金、银或铜口，成为一种特殊装饰。定窑除了大宗的白釉瓷器，还烧制少量的酱釉或绿釉器，酱釉器又称“紫定”，是传世稀少的珍品。‎ ‎ ‎ 宋 定窑白釉印花云龙纹盘 钧窑 宋代五大名窑之一，因所在地河南禹县古称“钧州”而得名。钧窑器物有碗、盘、洗、花盆等。钧窑的特点在于它的釉色。它虽然属于青釉，但是釉层不透明；由于釉料中含有铜，釉色呈现天蓝、月白等多种变化，还出现玫瑰紫、海棠红等不规则的彩色斑块，装饰在花瓣形的花盆、笔洗、香炉等器物上，别有一番自然天成的韵味。北宋时期，钧窑有一部分窑场专烧御用瓷，被称为“官钧”。这部分产品设计高雅优美，制作时不惜工本，质量精益求精，成为历代收藏的珍品。钧窑还影响到周围的许多窑场竞相烧造钧釉器物，形成一个瓷窑体系。‎ 北宋 钧窑玫瑰紫釉盆托 第四节 塑料、纤维和橡胶 36‎ 教学目标：‎ ‎1．列举生活中的常用材料，能通过实例认识化学在发展生活用材料中的重要作用。‎ ‎    2．举例说明生活中常用合成高分子材料的化学成分及其性能，评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。‎ ‎3．了解居室装修材料的主要成分及其作用。‎ 教学重点：举例说明生活中常用合成高分子材料的化学成分及其性能。‎ 教学难点：认识化学在发展生活用材料中的重要作用。‎ 教学方法：查阅资料并讨论。‎ 课时划分：两课时 教学过程：‎ 一 课 时 ‎[投影]图片：‎ ‎[问题探究]你能找出有那些物品是合成材料吗？‎ ‎[板书] 第四节 塑料、纤维和橡胶 一、合成材料 ‎[讲述] 日常生活中我们接触到的塑料、合成纤维、黏合剂、涂料等都是合成高分子材料，简称合成材料。随着社会的发展和科技的进步，合成材料的运用越来越广泛，它们在社会生活中起了越来越重要的作用。可以说人工合成材料的出现是材料史上的一次飞跃，推动人类社会的进步。今天，我们将来学习合成材料的三大主要成员：塑料、 合成纤维、合成橡胶。‎ ‎[学生阅读：第一部分—塑料]‎ ‎[回答]根据阅读提纲讨论回答：塑料成分：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，塑料大部分是通过＿＿＿＿＿＿＿ 反应得到，单体是指 ＿＿＿＿＿，聚乙烯单体是＿＿＿＿＿＿ 。‎ ‎[板书]1、塑料 ‎（1）成分 主要反应类型 单体概念 ‎[实验探究]在一支试管中放入聚乙烯塑料碎片约3g，用酒精灯缓缓加热，观察塑料碎片软化和熔化的情况。熔化后立即停止加热以防分解。等冷却后固化后再加热，观察现象。‎ ‎ [学生]仔细观察实验，描述实验现象：熔化成可流动液体，遇冷后又变成固体。‎ ‎[板书]‎ ‎（2）热塑性和热固性 36‎ ‎①热塑性：有机高分子化合物（如聚乙稀）受热熔化成流动的液体，冷却后成固体，这种现象叫热塑性。‎ ‎②热固性：有些有机高分子化合物加工成型后受热不会熔化，这种现象叫热固性。如酚醛塑料。‎ ‎[投影] 热塑性和热固性塑料用途 ‎[教师演示学生观察思考]教师用力拉一下食品袋或橡皮筋，然后放松，问学生观察到什么现象？（弹性），又问为什么会具有弹性呢？（可以让学生阅读课本中有关的段落或由教师讲解）‎ 要求答出：在高分子化合物的结构中原子间、链节间是以共价键结合。淀粉、纤维素是C——C、C——O单键，蛋白质是C——C，C——N单键，聚乙烯是C——C单键，这些键可以自由旋转，所以高分子是蜷曲的长链，弹性就可以证明了这一点，小分子短就不会具备这种性质。‎ ‎[反问]长链分子又怎样组成物质的呢？橡皮筋和硬橡皮的区别？ ‎ ‎[讲解]　① 线型结构（直链或带支链），如淀粉、纤维素、聚乙烯等。它们分子间主要是靠分子间作用力结合。其强度是化学键和分子间力的共同表现。因此相对分子质量越大，链越长，这些作用力也越大，强度就强。这是它们不同于小分子物质的特点。‎ ‎② 体型结构（网状结构），这种结构表现为链上有能够反应的官能团。高分子链之间除分子间力外，还可以产生化学键（产生交联），因而使得这类化合物具有强度高、耐磨、不易溶解等不同于线型结构高分子的性质。‎ 橡皮筋是橡胶中（主要成份是聚异戊二烯）加了少量3％的硫，由于交联较少，仍保留有线型结构的特点，而硬橡皮则是在橡胶中加入了30％的硫，由于交联多，因而具有了典型的网状结结构。此外如酚醛树脂也是体型结构的高分子化合物。‎ ‎[投影]塑料的线型结构和体型结构 ‎[板书]（3）线型结构和体型结构 ‎[学与问]从塑料结构分析，塑料一般情况下会导电吗？‎ ‎[投影]科学视野---导电聚合物 导电聚合物是一种高分子物质，它的导电能力很强，几乎可以达到金属导电的性能。聚合物是由简单分子联合形成的大分子物质。聚合物要能够导电，其内部的碳原子之间必须交替地由单键和双键连接，同时还必须经过掺杂处理，即通过氧化或还原反应移去或导入电子。‎ 36‎ 导电聚合物的研究兴起于本世纪70年代，80年代达到高潮，目前则趋于消沉。导电聚合物已广泛地用于许多工业领域，如抗电磁辐射的计算机视力保护屏幕、能过滤太阳光的"智能"玻璃窗等。除此之外，导电聚合物还在发光二极管、太阳能电池、移动电话和微型电视显示装置等领域不断找到新的用武之地。导电聚合物的研究成果，还对分子电子学的迅速发展起到推动作用，从而为人类在未来制造由单分子组成的晶体管和其它电子元件奠定了基础。这不仅可以大大提高计算机的运算速度，而且还能缩小计算机的体积。2000年度诺贝尔化学奖即奖给对导电聚合物的发现和发展做出贡献的科学家艾伦.黑格、艾伦.克迪尔米德与白川英树。‎ ‎[阅读]课本69页表3－2“几种常见塑料的性能和用途”‎ ‎[板书]2、纤维和橡胶 ‎[科学探究]‎ ‎1、取一小快纯棉布、羊毛织物、尼龙布，分别在酒精灯火焰上灼烧，观察现象。‎ ‎2、取上述材料各一小块，分别浸入10%硫酸溶液和3%氢氧化钠溶液，微热5～6分钟，取出后，用水漂洗，烘干，观察有什么变化？‎ 填表：‎ 灼烧情况 受酸溶液的影响 受碱溶液的影响 纯棉布 羊毛 尼龙布 ‎[观察]1中尼龙布最易燃烧且发出难闻气味。2中 现象：棉布被腐蚀烂、羊毛植物变硬、尼龙布无变化。‎ ‎[讲述]合成纤维是用石油、天然气、煤等为原料，经一系列的化学反应，制成合成高分子化合物，再经加工而制得的纤维。它广泛用于服装、装饰和产业三大领域，它的使用性能有的已经超过了天然纤维。合成纤维缓解了粮棉争地的矛盾，满足人们对纺织品日益增长的需要，在国民经济发展中发挥愈来愈大的作用。‎ 合成纤维的耐化学性能要比天然纤维强，如丙纶和氯纶的耐酸、耐碱性能都非常优良。目前主要有6大纶，按合成的年代先后为氯纶、锦纶、维纶、腈纶、涤纶、丙纶。广泛应用于工农业生产和日常生活.‎ 36‎ ‎[板书]（1）合成纤维原料：石油、天然气、煤等 ‎（2）6大纶：氯纶、锦纶、维纶、腈纶、涤纶、丙纶。‎ ‎[讲述]橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械所必须的材料,是重要的战略物资,最初人们是从橡胶树中获得天然橡胶.但天然远远不能满足要求,于是科学家就开始研究用化学方法合成橡胶.‎ ‎[投影]‎ ‎[阅读]相关内容。‎ ‎[练习]‎ ‎1．天然橡胶主要成分＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，结构式＿＿＿＿＿＿。‎ ‎2．常用的合成橡胶有：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。‎ ‎ 特种橡胶有：耐油的＿＿＿＿＿＿、耐高温和耐严寒的＿＿＿＿＿＿等 ‎3．许多橡胶是＿＿＿结构、可塑性好，但＿＿＿＿＿＿差,改良方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿‎ ‎[小结]略 ‎[课堂练习]‎ ‎1．当前，我国急待解决的“白色污染”通常是指 ‎ ‎ A 冶炼厂的白色烟尘 B 石灰窑的白色粉尘 C 聚乙烯等塑料垃圾 D 白色建筑材料 ‎2．下列物质不属于合成材料的是 ‎ ‎ A 人造纤维 B 顺丁橡胶 C 有机玻璃 D 锦纶纤维 ‎3．现有羊毛织物、纯棉织物、锦纶织物三种颜色相同的样品，试简述它们的鉴别方法、现象、结论 。‎ ‎4．下列塑料的合成，所发生的化学反应类型与另外三种不同的是 ‎ ‎ A 聚乙烯塑料 B 聚氯乙烯塑料 C 酚醛塑料 D 聚苯乙烯塑料 36‎ ‎5．下列关于废弃塑料制品的处理方法中，最为恰当的是 ‎ ‎ A 将废弃物切成碎片，混在垃圾中填埋于土壤中B 将废弃物焚烧 C 将废弃物倾倒于海洋中 D 将废弃物应用化学方法加工成防水涂料或汽油 参考答案：1、C 2、A 3、略4、C5、D ‎ [作业]P73 1、2、3、4、5‎ 板书设计 第四节 塑料、纤维和橡胶 一、合成材料 ‎1、塑料 ‎（1）成分 主要反应类型 单体概念 ‎（2）热塑性和热固性 ‎①热塑性：有机高分子化合物（如聚乙稀）受热熔化成流动的液体，冷却后成固体，这种现象叫热塑性。‎ ‎②热固性：有些有机高分子化合物加工成型后受热不会熔化，这种现象叫热固性。如酚醛塑料。‎ ‎（3）线型结构和体型结构 ‎2、纤维和橡胶 ‎（1）合成纤维原料：石油、天然气、煤等 ‎（2）6大纶：氯纶、锦纶、维纶、腈纶、涤纶、丙纶。‎ 二 课 时 ‎[过渡]每种材料都有它的优缺点，金属材料强度大，但易被腐蚀。陶瓷材料强度大，耐高温，但脆性大。合成材料密度小，但不耐高温。航天工业需要强度大、耐高温、密度小的材料。海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。怎样获得这些材料呢？‎ ‎[板书]二、复合材料 ‎[阅读]复合材料定义并回答。‎ ‎[板书]　1．复合材料的定义：‎ 复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，其他的材料作为增强剂。‎ ‎[投影]‎ 36‎ ‎[讲解]　玻璃钢是一种以高分子树脂为基体，以玻璃纤维为增强体，经过复合工艺而制成的复合材料。通常具有耐腐蚀，抗老化，绝缘性好等特点，在管道、造船、汽车制造等领域有广泛应用。‎ 玻璃钢坚韧，比钢材轻得多。喷气式飞机上用它作油箱和管道，可减轻飞机的重量。登上月球的宇航员们，他们身上背着的微型氧气瓶，也是用玻璃钢制成的。玻璃钢加工容易，不锈不烂，不需油漆。我国已广泛采用玻璃钢制造各种小型汽艇、救生艇及游艇。节约了不少钢材。化工厂也采用酚醛树脂的玻璃钢代替不锈钢做各种耐腐蚀设备，大大延长了设备寿俞。玻璃钢元磁性，不阻挡电磁波通过。用它来做导弹的雷达罩，就好比给导弹戴上了一副防护眼镜，既不阻挡雷达的“视线”，又起到防护作用。‎ ‎[阅读]复合材料优点 ‎[板书]‎ ‎2．优异的性能：强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀，在综合性能上超过了单一材料。‎ ‎3．应用：宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。‎ ‎[投影]‎ ‎［讨论］未来展望：就现存问题和发展趋势，谈谈对未来材料的展望：‎ ‎1.旧材料改进推广(导电塑料)‎ ‎2.研制新材料(智能材料、超导材料、光电转换材料、生物材料、热电膜、传感膜等)‎ ‎[调查报告]室内装饰材料与室内污染（参照课本，课下完成）‎ ‎[总结] 今天我们就合成材料进行了学习，通过学习，我们可以说不仅认识到合成材料的利弊，而且同学们在近两个星期的对白色污染的调查中，很好地培养了自己的环保意识，老师希望你们人人都能成为一名优秀的“环保卫士”。‎ ‎[作业]1、调查报告----室内装饰材料与室内污染2、P73 6‎ 36‎ 板书计划 二、复合材料 ‎1．复合材料的定义：‎ 复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，其他的材料作为增强剂。‎ ‎2．优异的性能：强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀，在综合性能上超过了单一材料。‎ ‎3．应用：宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。‎ 战争的产物——合成橡胶 现在的橡胶，大部分已不再是从橡胶树中流出来的胶液制成的，而是用石油或天然气做原料用人工制造出来的，因为天然橡胶已远远不能满足人们的需要。现在全世界生产的橡胶中，天然橡胶只占1/3，人工合成橡胶占2/3。 ‎ 人造橡胶发展这么快，是由于战争的原因。第一次世界大战期间，汽车轮胎、火炮轮胎、飞机轮胎、坦克轮胎等都离不开橡胶。协约国为了打败同盟国，对德国进行封锁，切断了海上运输线，德国人得不到天然橡胶，急得像热锅上的蚂蚁。因为打坏的轮胎使飞机无法起飞，火炮拉不动，汽车跑不了。德国人为了摆脱困境，决心制造人造橡胶。但这并不那么容易，因为从树上流出来的这种特殊东西不是想造就能造出来的。 ‎ 但德国有一批很有才华的科学家，也非常会利用前人的科研成果。他们经过不断探索，硬是用煤做原料把橡胶造出来了。虽然性能比天然橡胶差得多，但也能应急对付一阵。这些德国科学家是怎样造出人工橡胶的呢？原来早在这之前约一个世纪，即1826年，英国著名科学家法拉第不仅对电磁有兴趣，对橡胶这东西也发生了兴趣，并弄清了天然橡胶中有由5个碳原子和8个氢原子组成的原子团，它的化学名称是异戊二烯，分子式是C5H8；而且弄清了橡胶分子并不是仅由一个这样的原子团组成的，其分子结构比这要复杂得多。 ‎ 这样，德国人就知道天然橡胶的基本成分了。他们又查到，1860年时有一位叫威廉斯的科学家曾经从天然橡胶的热裂解产物中分离出异戊二烯，它在空气中会氧化成白色的有弹性的东西。他们还查到，1879年时，法国化学家布查德也研究过天然橡胶分子，并搞清了它是由成百上千个C5H8原子团聚合成的，也就是这种原子团一个接一个地串成“链条状”的大分子。布查德还提出过，可能正是这些长链分子相互连接在一起，才使橡胶有了弹性。因此他曾想如果把这些原子团连成一长串变成长链大分子，就可能制造出有弹性的人造橡胶来。但布查德还没有来得及合成人工橡胶就去世了。1884年，英国科学家契尔顿在布查德设想的基础上进一步试验，用从树脂中提取出的异戊二烯成功地合成长链分子，生产出了和天然橡胶一样的人工橡胶。 ‎ ‎1909年，德国化学家霍夫曼想按契尔顿的方法成批生产人工橡胶，但结果不理想。不久即爆发了第一次世界大战，战争中要消耗大量橡胶，国外又进行封锁，德国人走投无路，于是组织一大批科学家再次研究人造橡胶，并最终用煤做原料，成功地研究出人造橡胶的生产方法。在第一次世界大战结束前，一共生产了2350吨人造橡胶供战争急需。当然，这些人造橡胶不可能挽救德国失败的命运，但从此却开创了制造人工橡胶的先河。‎ 36‎