5.1 第一节 固体的分类及特性

《消防燃烧学》教案序号1课题第五章第一节固体的分类及特性课时课型理论课一、教学目标及要求（一）教学目标【知识与技能】1.掌握固体的分类方法（按结构分为晶体和非晶体、按熔点分为高熔点固体和低熔点固体、按组成分为纯净物和混合物）；2.掌握固体的基本特性：稳定的物理形态、受热软化、熔化或分解、受热升华；3.掌握熔点、熔解热的概念及热分解、升华现象对燃烧的影响。本节是《消防燃烧学》第五章"可燃固体的燃烧"中的第一节。前四章学习了燃烧的本质和条件、着火理论、可燃气体的燃烧、可燃液体的燃烧。固体是物质三态之一，可燃固体是最常见的可燃物。掌握固体的分类和特性，是理解可燃固体燃烧特点和火灾规律的基础，对于研究木材、塑料、化纤等固体可燃物的燃烧行为具有重要作用。【过程与方法】1.通过固体分类方法的讲解，掌握按结构、熔点、组成三种分类方法；2.通过固体特性（稳定的物理形态、受热软化/熔化/分解、受热升华）的讲解，结合钢铁软化、铁熔化、樟脑升华等实例，理解固体受热变化及对燃烧的影响；3.通过思考题的归纳，巩固固体基本特性和不同固体燃烧特性变化。【情感、态度、价值观】通过本节学习，使学员认识固体可燃物在火灾中的行为规律。理解固体受热软化、熔化、分解、升华对燃烧的影响（如钢铁在火灾中软化倒塌、木材塑料热分解产生毒烟、樟脑升华蒸气爆炸危险），增强消防安全意识，培养消防救援人员掌握固体燃烧特性、科学扑救固体火灾的专业素养。（二）教学要求1.识记固体的分类方法；2.掌握固体的基本特性（稳定的物理形态、受热软化、熔化或分解、受热升华）；3.掌握熔点、熔解热的概念及热分解、升华对燃烧的影响。二、教学重点1.固体的分类方法（按结构、熔点、组成分类）；2.固体的基本特性（稳定的物理形态、受热软化、熔化或分解、受热升华）。三、教学难点1.固体受热软化、熔化、分解对燃烧的影响（熔解热、分解热越大燃烧速率越慢）；2.固体受热升华现象及其蒸气与空气混合后的爆炸危险。四、教学方法与手段本节教学内容以固体的分类及特性为主，无插图、无数据表、无公式。教学应注重固体分类方法的讲解和固体特性的逐条分析，结合生活与火灾实例（钢铁软化倒塌、铁熔化成水、木材煤炭热分解、樟脑碘升华）帮助学员理解。授课全过程使用PPT课件，将固体分类、固体特性清晰展示；采用讲授法与实例分析法相结合，通过钢铁软化、樟脑升华等实例加深理解。教学中注重理论联系实际：固体的特性直接关系到火灾中固体的行为。例如大跨度钢架结构建筑物在火灾中因钢铁软化（400℃软化、700℃失去支撑力）而易倒塌；木材、煤炭、化纤、塑料燃烧中产生的黑烟毒气有一部分是热分解产物；樟脑、碘等易升华可燃固体产生的蒸气与空气混合后具有爆炸危险。教学中应设置提问、讨论环节（如"为什么钢铁在火灾中易倒塌""为什么熔解热大的物质燃烧速率慢""为什么樟脑蒸气有爆炸危险"），启发学员思考，将固体特性知识应用于消防实践。五、教学过程设计首先，从固体分类引入，讲解按结构、熔点、组成三种分类方法；其次，讲解固体的基本特性（稳定的物理形态、受热软化、熔化或分解、受热升华）；最后，进行课堂小结和布置思考题。（一）引言同学们，前四章我们学习了燃烧的本质和条件、着火理论、可燃气体的燃烧、可燃液体的燃烧。从本章开始，学习可燃固体的燃烧。固体是物质三态之一，可燃固体（如木材、煤炭、塑料、化纤等）是最常见的可燃物。掌握固体的分类和特性，是理解可燃固体燃烧特点、研究固体火灾规律的基础。（二）阐述、分析、推导【板书】第五章可燃固体的燃烧【板书】第一节固体的分类及特性【板书】一、固体的分类【讲解】固态是物质"三态"之一，所谓固体是指以固态形式存在的物质。如在常温下，铝、钢铁、岩石、木材、玻璃、棉、麻、化纤、塑料等都是固体。【讲解】固体的分类比较复杂，按结构来分，固体可分为晶体和非晶体两大类；按熔点高低来分，通常把熔点≥300℃的固体称为高熔点固体（如焦炭、金属铁、铝等），把熔点＜300℃的固体称为低熔点固体（如白磷、硫磺、钠、钾等）。【讲解】另外，从组成来看，有的固体是纯净物，如硫磺、钠、铁等；有的固体则是混合物，如煤炭、木材、纸张、棉涤混纺织物等。【板书】二、固体的特性【板书】（一）稳定的物理形态【讲解】固体物质的组成粒子（分子、原子、离子等）间通常结合得比较紧密，因此固体物质都具有一定的刚性和硬度，有一定的几何形状。【板书】（二）受热软化、熔化或分解【讲解】固态条件下，固体物质的组成粒子间具有较强的相互作用力，粒子只能在一定的位置上产生振动，而不能移动，因此固体不会像气体或液体那样能自由扩散或流动。【讲解】但是，大多数固体物质受热后体积会膨胀；同时，在加热作用下，固体组成粒子的动能会增加，使得粒子振动的幅度加大，固体的刚性和硬度因此而降低，表现出软化的现象。【讲解】如钢铁在400℃时，开始软化，约700℃时，失去支撑力，这正是大跨度钢架结构的建筑物在火灾中易倒塌的原因。【讲解】固体物质软化后，如果继续受到强热作用，固体就会熔化变成液体。在规定条件下固体熔化的最低温度叫熔点。如铁加热到其熔点1530℃以上就熔化成铁水。【讲解】固体熔化是一个吸热过程，并规定单位质量的晶体物质在熔点时，从固态变成液态所吸收的热量，叫做这种物质的熔解热，如铁的熔解热为7.84×10的5次方kJ/kg。【讲解】对于组成复杂的固体物质，受热作用达到一定温度时，其组分还会发生从大分子裂解成小分子的变化。如木材、煤炭、化纤、塑料燃烧中产生的黑烟毒气，有一部分就是热分解的产物。【讲解】应当注意的是，热分解是一种化学变化，这个过程也是一个吸热过程。【讲解】大多数固体可燃物在燃烧过程中都伴随有熔化或分解的变化，这些变化要吸收部分热量，因此，物质的熔解热或分解热越大，它的燃烧速率就会越慢；反之则快。【板书】（三）受热升华【讲解】部分物质因为具有较大的蒸气压（大于1atm），在热作用下它们的固态物质不经液态直接变成气态，表现出升华现象。如樟脑、碘、萘等都容易升华。【讲解】升华是一个吸热过程，易升华的可燃性固体产生的蒸气与空气混合后具有爆炸危险。【提问】请同学们思考：固体有哪些基本特性？为什么熔解热或分解热大的物质燃烧速率慢？为什么樟脑蒸气有爆炸危险？【讲解】固体的基本特性：稳定的物理形态、受热软化、熔化或分解、受热升华。因为大多数固体可燃物在燃烧过程中都伴随有熔化或分解的变化，这些变化要吸收部分热量，所以熔解热或分解热越大，燃烧速率越慢。樟脑、碘等易升华固体受热不经液态直接变成气态，升华是吸热过程，其产生的蒸气与空气混合后具有爆炸危险。【板书】【思考题】【板书】1．固体的基本特性有哪些？【板书】2．列表归纳总结钠、铁、木材、煤炭、化纤、聚乙烯塑料、樟脑在燃烧过程中表现出的特性变化。通过本次课，学员掌握了固体的分类方法：按结构分为晶体和非晶体、按熔点分为高熔点固体（熔点≥300℃）和低熔点固体（熔点＜300℃）、按组成分为纯净物和混合物；掌握了固体的基本特性：稳定的物理形态（固体有一定刚性和硬度、一定几何形状）、受热软化、熔化或分解（熔点、熔解热、热分解，熔解热或分解热越大燃烧速率越慢）、受热升华（樟脑、碘、萘等易升华，蒸气与空气混合后具有爆炸危险）。重点要求掌握固体的分类和特性及其对燃烧的影响。小结本节知识框架：固体的分类（按结构晶体/非晶体、按熔点高熔点/低熔点、按组成纯净物/混合物）→固体的