第七章稀土玻璃和陶瓷教材
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一、教学目标1、了解玻璃、陶瓷和水泥的主要化学成分、生产原料和用途,以及光导纤维和高温结构陶瓷等新型材料。
2、以玻璃和陶瓷水泥为例认识物质的组成和反应条件对性能和用途的影响二、教学重点玻璃、陶瓷和水泥的主要成分和生产原理三、教学难点玻璃、陶瓷和水泥的主要成分和生产原理四、教学过程第一环节情境引导,激发欲望展示几张玻璃、陶瓷和水泥的精美图片,激发学生关注本节课的欲望。
第二环节组内合作,自学讨论一、玻璃1、原料:()、()和()2、反应原理:原料熔融后发生比较复杂的物理变化、化学变化主要反应:3、普通玻璃主要成分:4、主要性能:不是晶体,称作玻璃态物质,(填“有”或“无”)一定的熔点,在一定温度范围内逐渐。
5、几种特殊玻璃(1)硼酸盐玻璃:加入,能提高玻璃的化学稳定性和降低它的热膨胀系数,从而使其更和,可做高级化学反应容器(2)光学玻璃:加入后制得的光学玻璃折光率高,可用来制造眼镜片、照相机、望远镜和显微镜中的透镜等(3)有色玻璃:加入某些金属氧化物的玻璃:蓝色(Co2O3)、红色 (Cu2O),普通玻璃一般呈淡绿色是因为(4)钢化玻璃:普通玻璃加热软化,再急速冷却得到。
它的机械强度比普通玻璃大4—6倍,抗震裂,不易破碎;一旦破碎,碎块没有尖锐的棱角,不易伤人,用于制造汽车或火车的等。
二、陶瓷(China)陶都→瓷都→1、主要原料:(Al2O3﹒2SiO2﹒2H2O)2、传统生产过程:()→()→()→()→()3、主要特性:抗、抗、耐、、易等优点三、水泥1、主要原料:和辅助原料:石膏—作用是2、主要设备:3、主要成分: ( ) ( ) ( )4、主要性能:(与水掺和、搅拌并经静置后很容易凝固变硬)就算在水中也能硬化5、主要用途:建筑、修路。
如:水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土水泥砂浆:混凝土:钢筋混凝土:四、玻璃和陶瓷的新发展1、光导纤维――简称:光纤成分:用途:在通讯技术中的运用:其优点①信息容量大②抗干扰性能好,不发生电辐射,通讯质量高,能防窃听③光缆质量小而且细,不怕腐蚀,铺设方便。
稀土在玻璃陶瓷工业中的应用我国玻璃与陶瓷工业中的稀土应用量自1988年以来平均以25%的速度递增,1998年已达约1600吨,稀土玻璃陶瓷既是工业和生活的传统基础材料,又是高科技领域的主要成员。
从全球稀土消费来看,玻璃陶瓷占25.6%,1999年我国仅占10%,因此我国稀土在玻璃与陶瓷中的应用发展的空间很大。
2003年我国在玻璃陶瓷领域应用增长了1倍,稀土应用量在6000吨以上,占国内稀土应用总量的20.3%。
一、稀土玻璃及抛光材料玻璃的制造约有五千多年的历史,光学玻璃的生产也有近二百年的历史,但是稀土元素应用于玻璃制造却只是近百年的事。
19世纪末开始用氧化铈作玻璃脱色剂,20世纪20年代开始研究稀土硼酸盐玻璃,30年代制造了具有高折射率低色散的含镧光学玻璃。
玻璃陶瓷工业是稀土应用的一个重要的传统领域,在国外约占稀土总消费量的33%。
稀土在玻璃工业中被用作澄清剂、添加剂、脱色剂、着色剂和抛光粉,起着其他元素不可替代的作用。
利用一些稀土元素的高折射、低色散性能特点,可生产光学玻璃,用于制造高级照相机、摄像机、望远镜{TodayHot}等高级光学仪器的镜头;利用一些稀土元素的防辐射特性,可生产防辐射玻璃。
利用稀土元素生产的多种陶瓷颜料具有价廉、颜色纯正、艳丽和耐高温的特点,正受到用户的青睐。
1 激光玻璃钕玻璃是目前激光输出脉冲能量最大,输出功率最高的激光玻璃,其大型激光器用于热核聚变等。
双掺Nd3±Yb3+激光玻璃是通过Nd3+对Yb3+敏化,使Yb3+在室温下获1.06μm激光,能级简单,储能效率高,荧光寿命长(是钕玻璃的3倍),二阶非线性系数低,在970nm附近有一强吸收峰,可直接用LnGaAs 半导体激光器泵浦,热稳定性较好,有确定受激发射截面,吸收带较宽,掺杂浓度高等,用于光通讯、高能激光武器(可摧毁导弹、卫星、飞机等大型目标)。
掺铒磷酸盐激光玻璃能实现1.5μm低阈值激光,在大气中传输能力强。
玻璃、陶瓷和水泥-人教版选修1 化学与生活教案教材确定本教案是以人教版选修1 《化学与生活》为教材,具体内容涉及到玻璃、陶瓷和水泥方面的知识。
教学目标1.了解玻璃、陶瓷和水泥的基本概念和特点;2.分别掌握玻璃、陶瓷和水泥的制备方法;3.掌握玻璃、陶瓷和水泥在日常生活中的应用。
教学重点1.玻璃的制备方法和应用;2.陶瓷的制备方法和应用;3.水泥的制备方法和应用。
教学难点1.玻璃、陶瓷和水泥在制备过程中的化学反应机理;2.玻璃、陶瓷和水泥在应用中的区别和联系。
教学准备1.人教版选修1 《化学与生活》教材;2.具有基本化学知识的教师;3.玻璃、陶瓷和水泥制备和应用方面的相关实验器材和材料。
教学内容和课时安排第一课时课堂讲解1.玻璃的定义和特点;2.玻璃的化学反应机理;3.玻璃的制备方法;4.玻璃在生活中的应用。
#### 实验5.制备简单玻璃制品;6.研究玻璃的透明度和硬度。
第二课时课堂讲解1.陶瓷的定义和特点;2.陶瓷的化学反应机理;3.陶瓷的制备方法;4.陶瓷在生活中的应用。
#### 实验5.制备陶瓷制品;6.研究陶瓷的抗压强度和韧性。
第三课时课堂讲解1.水泥的定义和特点;2.水泥的化学反应机理;3.水泥的制备方法;4.水泥在生活中的应用。
#### 实验5.制备水泥;6.研究水泥的硬化过程和强度变化。
教学方法1.课堂讲解和互动讨论;2.实验操作和数据分析;3.ppt演示和案例分析。
教学评估1.学生的课堂表现;2.学生在实验操作中的实验技能和数据分析能力;3.课程作业和考试成绩。
参考资料1.《化学与生活》(人教版选修1);2.化学相关期刊和文献。
普通高中课程标准实验教科书—化学选修1[人教版]二课时[复习]玻璃、陶瓷、水泥生产原料及主要化学成分。
[过渡]近年来为适应科技开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、玻璃和陶瓷的开展今天,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。
[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有关内容答复。
[答复]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适宜,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,保护航天员的平安。