高中化学 专题3丰富多彩的生活材料教案 苏教版选修一

专题 3 丰富多彩的生活材料第一单元 应用广泛的金属材料教学目标知识与技能：1了解常见金属制品的金属性质，认识金属材料在生产生活中的广泛应用。2知道铝及其化合物的性质。3了解常见合金的组成，知道合金的组成，知道生铁和钢等重要合金的性能，了解形状记忆合金在高科技领域的重要应用。4知道金属腐蚀的危害，认识防止金属腐蚀的重要性。5知道各种防止金属腐蚀的方法及其原理。过程与方法：1、通过对铝的性质实验探究，学习探究的基本方法。2、通过学习常见合金的组成以及它们的应用，金属防腐方法的效果和价格，使学生会运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工，思考解决问题的办法。情感态度价值观：1通过了解使用铝炊具的注意事项，使学生认识到化学知识的应用价值。2通过了解合金和新型金属材料在改变人们的生活方式，使学生体验到材料科学发展的日新月异，从而激发学生的求知欲。教学重点：铝及其化合物的性质；金属防腐的方法。教学难点：铝及其氧化物的两性；金属腐蚀的原因。课时安排：3课时第一课时 金属的性质及其应用教学过程：教师活动学生活动设计意图师材料是人类生存和发展、改造自然的物质基础，也是人类社会现代文明的重要支柱。金属材料是最古老的材料，从古代的青铜器到现代的合金，金属材料与人类的发展有着密不可分的关系。幻灯展示P84图3-1各种金属制品，并请学生找出身边常见的金属制品。学生观察图片，讨论、发言，展示课前收集的金属材料。让学生认识到材料是人类现代文明的重要支柱，激发学生学习材料科学的兴趣。教师结合P84表3-1，组织学生讨论金属制品的金属成分及其性质。生金属具有金属光泽，能传热、导电、有延展性、大多是固体学生在教师指导下完成P84表3-1复习金属的物理性质，让学生认识到物质的性质与用途的关系。师P85“交流与讨论”栏目为我们设置了三个问题：1铝为什么可以制铝锅？使用铝锅的注意事项是什么？2铝制容器为什么可以盛装浓硫酸和浓硝酸？3延长铁制品的使用寿命应采取什么方法？这是我们这节课学习的线索，需要我们带着这些问题展开思考。学生利用已有的经验和知识进行小组讨论，尝试找出问题的答案。为学生设疑，让他们带着疑问，思维始终处于活跃状态，为后续内容的学习做积极准备。师展示一片打磨干净的铝片，让学生观察铝片表面，然后用坩埚钳夹持薄铝片，在酒精灯上加热，引导学生观察铝片表面的变化。学生观察实验现象，思考发生变化的原因。通过演示实验，让学生展开联想，为后续学习做准备。师同学们都应该留意到厨房中炒菜用的锅通常都是铝制品，家中的门窗常常也是铝合金材料的。联系上面实验中观察到的现象，请大家思考铝具有哪些性质，为什么可以用它制作铝锅呢？生铝是一种活泼的金属，当它暴露在空气中时，与空气中的氧气接触就会发生氧化反应，形成一层致密的氧化膜，对铝的内层起到保护作用。因此，铝制品如铝锅等具有很强的抗腐蚀能力。利用化学知识解释生活中的现象或问题，使学生感受到学以致用的乐趣。师同学们都知道铝及其氧化物具有两性，能分别与酸和碱发生反应，现在请几位同学到黑板上写出氧化铝、铝分别与乙酸和氢氧化钠反应的化学方程式。学生写出相关的化学方程式。帮助学生回顾和记忆原有的知识，为下面的实验活动作铺垫。师为了让同学们对铝及其氧化物的两性有更进一步的认识，安排大家根据P85的“活动与探究”进行实验活动。在实验活动之前，请同学们认真阅读栏目中所列出的实验步骤，思考每一步的意义以及可能会发生的变化或现象，把观察到的结果记录下来。（学生分四组进行实验）学生根据本组的实验任务，分析实验步骤，讨论可能发生的变化或现象。记录组内同学的不同意见，然后协同开展实验活动。实验结束，每组选派代表汇报本组的实验情况。加强学生的动手能力及合作精神。体验科学发展的过程，培养学生的表达能力和分析能力，拓展学生的思维空间。教师根据学生的实验结果汇报，肯定学生的实验成果，分析实验存在的问题或指出学生的错误判断。在评价过程中要充分重视学生表现出来的不惑，或是学生坚持己见的，教师应该给予合理解释，甚至可以重新操作实验，向学生进行展示，培养学生实事求是的科学态度。学生认真听取教师的分析和归纳。如果所得实验结果有误，应积极思考，组员之间交流讨论，找出发生问题的原因，并开展组员间的表现评价。强化评价功能，通过评价，拓展学生的思维空间。师铝是一种两性元素，与酸、碱都能发生反应，那我们在选用铝制品盛装物品时是否需要注意一些问题呢？生 由于铝能与酸、碱溶液发生反应，因此不可以用铝制容器或是包装来盛装酸性或碱性物品。体现知识的应用性，增强学生用化学知识服务生活的意识。师那为什么我们可以使用铝制品容器来盛装浓硫酸和浓硝酸呢？这会不会与我们上述结论存在矛盾？在解释这一问题时希望同学们要注意到浓硫酸和浓硝酸与其他稀酸比较有什么不同。这与铁桶能盛装浓硫酸或浓硝酸是否是同一原因？学生在教师的提示下认识到浓硫酸和浓硝酸的强氧化性，当铝表面接触到具有强氧化性的浓硫酸和浓硝酸时，表面将会被氧化生成保护层，阻止内层继续与酸发生反应。启发学生思考，注意培养学生学习迁移的能力。教师总结本节课的内容，布置作业，让学生收集有关合金的资料，了解合金在现实生活中的应用情况。学生积极配合教师回顾课内知识，记录课后作业。巩固课内知识，为第二课时的教学做好准备。第二课时 常见合金的组成及应用教学目标：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。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、阅读下表，了解生活中常见的合金种类的主要组成元素和具体应用。合金种类主要组成元素常用生活器件碳钢铁、碳刀具黄铜铜、锌门锁及家庭装修材料等青铜铜、锡青铜器白铜铜、镍餐具坚铝铝、铜、镁、锰门窗框架镁铝合金镁、铝计算机和照相机外壳武德合金铅、锡、铋、镉保险丝焊锡铅、锡焊接时使用的材料【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】3.1.2常见合金的组成及应用一、认识合金【阅读】P86“常见合金的组成及应用”第一自然段。【板书】1、合金的定义：合金是由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。【资料】目前制得的纯金属只有80多种，但合金已达数千种。青铜是人类历史上使用最早的合金，钢（铁合金）是目前生产、使用量最大的合金。2、合金的物理性质：（1）一般情况下，合金比纯金属硬度更大、更坚固。（2）多数合金的熔点一般比它的各成分金属的熔点都低。（合金是混合物，但与其它的混合物不同，合金有固定的熔、沸点）（3）一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金比它的成分金属具有许多良好的物理的、化学的和机械的性能。（4）合金的性能可以通过所填加的合金元素的种类、合金和生成合金的条件来加以调节。（如生铁的熔点比纯铁的低） 【思考】为什么合金具有良好的机械性能？ 【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。【提问】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。）【过渡】P87有一个“交流与讨论”栏目，请同学们利用课前查阅的资料，讨论不同铁合金的应用。【板书】二、使用合金1、铁合金【投影】【讲解】根据含碳量的不同，铁的合金分为生铁和钢。生铁的含碳量在24，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0.032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0.30.6（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： 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24 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。【提问】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）【过渡】P87有一个“调查研究”栏目，请同学们结合实例，说明铝合金具有哪些优越特性。【投影】几种铝合金用途：【板书】2、铝合金【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、Si0.7）（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】3、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CuSn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。【投影】小资料：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%。小资料（答案：1、具有一定的硬度，能耐磨损和抗腐蚀。2、通过硬币的价值体现出金属材料价值；三种金属的价值：镍铜铝。3、铸造硬币所用合金的实际价值应低于面值。）【过渡】人类已经进入了21世纪，被誉为“21世纪金属”的是什么金属，由此金属形成的合金具有什么特性呢？【阅读】P88第一自然段【板书】4、新型合金（1）钛合金 被誉为“21世纪金属”的钛所形成的合金，具有质量轻、硬度大、耐腐蚀、良好的抗氧化性，可作为人造骨的材料，又被称为“亲生物金属”。【资料】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。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。【投影】用钛合金制成的人造关节图【投影】记忆合金制成的眼镜框架【板书】（2）形状记忆合金【阅读】拓展视野神奇的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。【本课小结】 【作业】见课外补充材料第3、4题第三课时金属的腐蚀与防护（1）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；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。课时安排：2课时教学过程：【投影】常见的金属腐蚀现象： 【导入】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】3.1.3 金属的腐蚀与防护（1）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：【科学探究】不同条件下铁钉的锈蚀注意：光亮铁钉浸没在菜油之中；光亮铁钉半浸半露在菜油中；光亮铁钉完全浸没在食盐水中；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：观察的一周中不要振荡试管，否则会破坏生锈的界面；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负极（Fe）：Fe2e =Fe2+负极（Fe）：2Fe 4e = 2 Fe2+正极反应正极（C）：2H+ + 2e =H2正极（C）：2H2O + O2 + 4e = 4OH总反应Fe + 2H+ = Fe2+ + H22Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)24Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O【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：金属原子失去电子而被氧化的过程。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。【本课小结】略【作业】P91 第2题【课堂练习】第四课时金属的腐蚀与防护（2）教学过程：【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100150亿元。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。【板书】二、金属的防护【教师引导】P89“调查研究”栏目为我们设置了六个问题：1铁质自来水管为什么要镀锌？2自行车车轮钢圈镀铬有什么用？铬是何如镀上去的？3汽车车身、轮船外壳喷涂的油漆起什么作用？4有些小刀的刀片表面带有蓝黑色的光泽，这是经过“烤蓝”处理形成的。你知道什么是“烤蓝”吗？为什么刀片要经过“烤蓝”处理？5暂时不使用的刀具等金属器件要擦干并涂上油或是凡士林，为什么？6用不锈钢代替碳钢制作铁器件有什么好处？这是我们这节课学习的线索，需要我们带着这些问题展开思考。【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】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。【思考与交流】讨论自行车不同构件的防锈措施：【学生】在铁制品表面用电镀的方法镀上一层有防护能力的金属，可以防止铁的腐蚀。自行车钢圈上的铬就是用电镀的方法镀上去的。 自行车的辐条电镀的是金属锌。【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？对金属做必要的精炼，以减少其中能导电的不活泼杂质。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。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。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。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。【投影】2、电化学防护方法【阅读】P90“检索咨询”栏目牺牲阳极的阴极保护【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。这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等。例如水中钢铁闸门的保护，通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋浆的舵上焊上若干块锌块，来防止船壳等的腐蚀。【补充资料】外加电流的保护法：将被保护的金属和电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后，使金属表面产生负电荷（电子）的聚积，因而抑制了金属失电子而达到保护目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀。【阅读】P90“问题解决”栏目1、镀层损坏时，用白铁皮做的器件比马口铁做的器件耐腐蚀的原因是什么？2、什么是“烤蓝”？常用的发蓝液是什么？为什么刀片要经过“烤蓝”处理？【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。【阅读】P90表3-4金属防腐方法的比较方法防腐效果价格镀塑差便宜涂油漆一般便宜镀锡好中等镀铬好昂贵镀锌很好中等使用不锈钢很好昂贵铁器件烤蓝好中等【阅读】P91“生活向导”-合理选择防腐方法【探究活动2】决策怎样保护通向学校的小桥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：四种选择的成本选择1选择2选择3选择4原料成本480000元480000元480000元480000元安装成本60000元60000元60000元60000元1表面清理2表面覆盖无7200元36000元24000元36000元24000元60000元桥废弃后的价值9600元9600元9600元9600元【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。【本课小结】略第二单元 功能各异的非金属材料教学目标：1、知道陶瓷、玻璃、水泥的主要化学成分、生产原料和生产过程，使学生对化学与生产生活实际的联系有进一步的认识。2、了解生活中无机非金属材料的应用与人类文明发展的密切关系。3、了解光导纤维和新型陶瓷材料的特点及用途，使学生充分认识到科学技术在现代社会中的重要性。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、讨论探究课时安排：3课时教学过程：第一课时生活中的硅酸盐材料【导入新课】人类建筑的变迁：阴冷潮湿的洞穴破败不堪的茅草屋简陋粗糙的石屋水泥、钢筋建的砖瓦房。其中的陶瓷、水泥、普通玻璃是材料家族中一大类材料-无机非金属材料，由于陶瓷、水泥、普通玻璃的主要成分是硅酸盐，因此称此无机非金属材料为硅酸盐材料。【投影】P92图3-13硅酸盐材料的应用【过渡】P92有一个栏目“你知道吗”为我们设置了三个问题：1、普通玻璃和水泥是用什么原料，采用什么方法制造的？2、日常生活中使用的哪些器具是由硅酸盐材料制成的？3、你能列举硅酸盐材料在现代高科技领域的应用吗？以上问题是我们这节课学习的线索，需要我们带着这些问题展开思考。【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】一、从黏土到陶瓷【提问】我国素有“瓷都”之称的地方在哪里？有“陶都”之称的地方又在哪里？【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、传统上陶器、瓷器是指所有以粘土为主要原料（Al2O32SiO22H2O）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）【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【阅读】P93“拓展视野”-传统的陶瓷工艺【讲解】彩釉的初步知识：【投影】陶瓷种类：分为土器、陶器、瓷器、炻器。【过渡】下面我们来学习生活中随处可见的材料-玻璃【投影】人工吹制玻璃器皿【提问】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】二、形形色色的玻璃【阅读】请同学们阅读课本P93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砂高温=高温=高温Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2Na2SiO3CaSiO3SiO2【板书】1、生产玻璃原料：石英砂、碳酸钠、碳酸钙普通玻璃的主要成分： Na2SiO3、CaSiO3、SiO2【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。反应中产生大量的CO2气体。熔化的玻璃料比较粘稠，如果CO2不能顺利排出，玻璃表面会出现少量的气泡。因此，生产过程中要不断搅拌玻璃，以排出CO2气体。【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。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。【阅读】P94“资料卡”“玻璃的结构特点-玻璃态物质”玻璃态物质的结构特点是：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。【过渡】玻璃的品种繁多，除了普通玻璃外，还有特种玻璃。它们的特性和用途与普通玻璃有什么不同呢？【投影】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、压电晶体等有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）高度透明、机械强度高、质轻、易加工飞机上用作座舱盖、风挡和弦窗、人工角膜、电视和雷达的屏幕、仪器和设备的防护罩玻璃纤维（玻璃钢）质轻、隔音耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀太空飞行员的衣服、阀门、泵、风机、代替钢管制造输油管、输油车等钢化玻璃耐高温、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【阅读】“检索咨询”-特种玻璃的成分【阅读】P95有关变色玻璃的段落。【讲解】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。【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。【阅读】P95“你知道吗？”栏目，思考：钢化玻璃、刻花玻璃、镀膜玻璃是经过怎样的工序加工制得的？【板书】3、特种玻璃的加工【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的【讲述】刻花玻璃-氢氟酸（HF）对玻璃具有腐蚀作用，可用于在玻璃上雕刻各种精美图案，也可用于在玻璃仪器上标注刻度及文字。SiO2 + 4HF=SiF4 + 2H2O 镀膜玻璃-在玻璃表面镀金属膜可以制得。镀膜玻璃外观美观，还可以阻挡红外线及紫外线的穿透。在玻璃上镀银、真空镀铝是制造镀膜玻璃常用的方法。【活动与探究】制作一个镀银小试管实验步骤：1、在一个洁净的小试管中加入2mL2AgNO3溶液，慢慢滴加2氨水，边滴加边振荡试管，直到产生的沉淀恰好溶解为止。2、再向试管中滴加2滴10氢氧化钠溶液，随后加入3mL10葡萄糖溶液，用温水浴加热几分钟。实验现象：试管内壁形成光亮的银镜有关反应：Ag+ + NH3H2O=AgOH + NH4+AgOH + 2NH3H2O=Ag(NH3)2 + + OH + 2H2O水浴加热2Ag(NH3)2 + + CH2OH(CHOH)4CHO + 2OH CH2OH(CHOH)4COO + NH4+ + 2Ag+3 NH3+H2O【阅读】P96“资料卡”-夹层玻璃夹层玻璃是在两片或两片以上玻璃之间夹透明粘接材料，经高温高压粘结而成复合玻璃产品，是一种具有很高抗冲击性和一定隔热隔声性能的安全玻璃产品。建筑用夹层玻璃又分为普通夹层玻璃和钢化夹层玻璃，主要采用PVB胶片作为中间层干法热压工艺生产。夹层玻璃由于玻璃被PVB粘合很紧，而PVB富有弹性及缓冲冲击的能力，所以夹层玻璃被击碎时碎片仍会与PVB胶片粘在一起，不会因碎玻璃掉落造成人体伤害或财产损失【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、硅酸盐水泥【投影】【阅读】P96-97有关硅酸盐水泥内容，（包括“检索咨询”栏目-水泥的硬化）并填写下表。主要原料主要设备反应条件普通水泥的主要成分主要性质粘土、石灰石（石膏）适量水泥回转窑高温硅酸三钙3CaOSiO2硅酸二钙：2CaOSiO2铝酸三钙：3CaOAl2O3水硬性 【板书】1、硅酸盐水泥主要原料：粘土、石灰石、石膏（适量）主要成分：硅酸三钙：3CaOSiO2 硅酸二钙：2CaOSiO2铝酸三钙：3CaOAl2O3主要性质：水硬性2、硅酸盐水泥生产过程：【小资料】硅酸盐水泥一般生产过程通常概括为“二磨一烧”，可分为三个步骤： （1）生料制备。即将石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料经破碎后按一定比例配合、磨细并调配为成份合适、量质均匀的生料。 （2）熟料煅烧。即将生料放在水泥窑内煅烧至部分熔融以得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。 （3）水泥粉磨及出厂。即将熟料加入适量石膏、混合材或添加剂共同磨细为水泥，并包装出厂。生产工艺流程图：石灰石、黏土 粉碎，调和 高温煅烧 磨碎 水泥 石膏【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。【阅读】P98“生活向导”栏目-水泥不宜久存【提问】水泥不宜久存的原因是什么？【阅读】P97“交流与讨论”栏目-水泥厂厂址为何布局在炼钢厂附近？3、硅酸盐水泥的应用水泥砂浆（建筑用粘合剂）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的混合物。目前，我国已成为世界上生产和使用水泥制品最多的国家。水泥的强度和安全性是水泥质量的重要指标。我国以三个强度等级表示水泥的性能，等级越高性能越好。【本课小结】略第二课时 3.2.3 光导纤维和新型陶瓷材料教学过程：【复习】陶瓷、玻璃、水泥生产原料及主要化学成分。【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】3.2.3光导纤维和新型陶瓷材料【过渡】今天，我们主要了解其中的两种-光导纤维和新型陶瓷材料。【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。【阅读】P99“资料卡”-光导纤维的制造与应用【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、新型陶瓷【讲述】 结构陶瓷（或工程陶瓷）具有机械功能、热功能和部分化学功能新型陶瓷 如纳米陶瓷功能陶瓷 具有电、光、磁、化学和生物特性及相互转换功能 如生物陶瓷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，对人体五毒，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。【阅读】P100“拓展视野”栏目-透明陶瓷和纳米陶瓷【资料】透明陶瓷就是用玻璃的生产方法制造出来的陶瓷。透明陶瓷是利用人工合成的化学原料，诸如氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锆、氟化镁、氟化钙、氟化镧、硫化锌、硒化锌、碲化镉等，经过原料处理、成型和高温烧结等工序而制成的。透明陶瓷的机械强度和硬度都很高，能耐受很高的温度，即使在一千度的高温下也不会软化、变形、析晶。电绝缘性能、化学稳定性都很高。光敏型玻璃陶瓷还有一个很有趣的性能，就是它能象照相底片一样感光，由于这种透明陶瓷有这样的感光性能，故又称这为感光玻璃。并且它的抗化学腐蚀的性能也很好，可经受放射性物质的强烈辐射。它不但可以象玻璃那样透过光线，而且还可以透过波长微米以上的红外线，因此，可用来制造立体工业电视的观察镜，防核爆炸闪光危害的眼镜，新型光源高压钠灯的放电管。透明陶瓷的用途十分广泛，在机械工业上可以用来制造车床上的高速切削刀，汽轮机叶片，水泵，喷气发动机的零件等，在化学工业上可以用作高温耐腐蚀材料以代替不锈钢等，在国防军事上，透明陶瓷又是一种很好的透明防弹材料，还可以做成导弹等飞行器头部的雷达天线罩和红外线整流罩等；在仪表工业上可用作高硬度材料以代替宝石，在电子工业上可以用来制造印刷线路的基板和镂板，在日用生活中可以用业制作各种器皿，瓶罐，餐具等等。人们利用纳米技术把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级，便得到了纳米陶瓷。纳米陶瓷成功地解决了陶瓷易碎的问题。【本课小结】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!【作业】见课外补充材料第5题第三单元 高分子材料和复合材料教学目标：1了解有机高分子材料的分类，认识塑料、纤维、橡胶、功能高分子材料的区别。2知道塑料的组成和分类，了解各种塑料的性能，