硅酸盐工业简介

硅酸盐工业简介

一、素质教育目标

（一）知识教学点

1．了解硅酸盐工业的原料、产品及生产特点。

2．了解水泥生产的基本过程。

3．了解普通硅酸盐水泥的主要成分、性质、用途。

4．记住普通玻璃的原料、生产方法、成分、用途。

5．了解几种特种玻璃的生产方法、成分、性质特点和用途

6．了解陶瓷的种类和生产方法。

（二）能力训练点

1．思维能力。本节内容属简介类型，粗略地介绍了水泥、玻璃、陶瓷的生产过程，许多知识的介绍一带而过，如果学习过程中不进行积极的思维，是很难对该工业过程有一个全面深透的认识的。学习时通过让学生进行积极的讨论，让学生自己说出所掌握的有关水泥、玻璃、陶瓷等方面的知识，归纳总结出有关产品的类型和主要用途。

2．自学能力。通过组织学生对水泥、玻璃、陶瓷的用途等知识的自学，培养学生的自学能力。

（三）德育渗透点

1．激发学生的爱国热情。在授课时可适当穿插介绍如下史实，以唤起学生的爱国情感：①硅酸盐工业的有关知识早在中国古代的烧制陶器的过程中已有所掌握和应用；②水泥在过去人们习惯称作“洋灰”，意指洋人生产并出口至中国的建筑材料。1949年中国的水泥年产量仅有66万吨，到80年代，年产量达7986万吨，1990年突破20000万吨，年总产量居世界第一，从而结束了“洋灰”的时代；③中国人口众多，水泥人均占有量仍达不到世界的平均水平，约是俄罗斯的1/2，美国的1/1.5，前西德的1/2.5；④特种水泥的生产，某些产品已跨入世界先进行列；⑤玻璃生产，1949年我国的年产量仅为91万重量箱，到1980年已达2466万重量箱，1990年突破8000万重量箱，总产量居世界第一……

2．通过介绍人类文明史上建材的衍变，激发学生学科学、爱科学、用科学的意识，使他们认识到科技是推动物质文明的强大动力。

3．环境意识的培养。固体废弃物中最常见的物质便是与玻璃、水泥、砖石有关的垃圾，在生产过程中，产生的废气、粉尘等造成环境的污染……从而培养学生的环保意识。

4．美育的渗透。生活中琳琅满目的玻璃、水泥、陶瓷制品都是经过劳动人民的双手制造出来的，这都是激发学生美的想象和追求的重要素材。

二、教学重点、难点、疑点及解决办法

1．重点

（1）硅酸盐工业的生产特点——以含硅物质为原料，高温加热。

（2）生产普通玻璃的两个反应。

2．难点

水泥、玻璃、陶瓷的生产原理。

3．疑点

生产流程。

4．解决办法

由于本节内容只是作一般了解，对于生产流程、反应原理，不要作过多的介绍，有条件的学校，可组织学生到当地的工厂进行实际参观，再结合理论进行学习；还要充分挖掘现实生活中的素材结合到学习中去。

三、课时安排

1课时

四、教具准备

播放有关水泥、玻璃、陶瓷内容的录像带，展示各种水泥、玻璃、陶瓷制品。

五、学生活动设计

本节内容适合自学，教学时，教师先将有关知识作简单介绍后，让学生按照拟定的导学提纲进行学习。在此基础上，教师引导学生设想随着社会的发展，展望硅酸盐工业的前景。

六、教学步骤

（一）明确目标

同“一”的要求。

（二）重点、难点的学习与目标完成过程

1．引言

我们的居住条件越来越好，这其中有水泥、玻璃。陶瓷的“功劳”。你知道它们是怎样生产出来的吗？提起水泥、玻璃、陶瓷大家并不陌生，我先说一段有关它们的故事。你知道“洋灰”的来历吗？……你能相信用石灰石、砂子就能制出玻璃，用粘土就能烧制出品种繁多且有收藏价值的陶瓷吗？

播放有关水泥、玻璃、陶瓷内容的录像带，展示各种水泥、玻璃、陶瓷制品。

2．教学过程

（1）学生阅读第10页至12页并完成《学案导学》提纲。

①硅酸盐工业是指____。

日常生活中，你见过的哪些物质属于硅酸盐工业产品？____

②生产普通硅酸盐水泥的基本原料是____、____、_____，其中含有的元素是____，普通硅酸盐水泥的主要成分有____、____、____。普通硅酸盐水泥的生产过程可以归纳为“两磨一烧加石膏”，试用简要的文字叙述这一过程。________。

③____叫水泥砂浆；____叫混凝土；可以用钢筋使混凝土强化的理由是

____________。

④水泥有什么性质？____保存水泥时应注意什么问题？________试简述水泥与水混合后发生变化的过程。________________。

⑤生产普通玻璃用的主要原料是____、____、____。普通玻璃的主要成份是____、____、____。生产普通玻璃的过程中发生的主要反应的化学方程式是

________；____________。

教材上讲氢气在空气中燃烧时火焰为淡蓝色，但用普通玻璃尖嘴点燃氢气时，火焰呈黄色，这是为什么？________________________

⑥填写下表，比较各种玻璃

（2）疑难解析

①普通玻璃中含有硅酸钠，钠盐都是溶于水的，为什么普通玻璃制品不溶于水？虽然从生产普通玻璃时所发生反应的化学方程式

但这只是一种简化的表示，事实上硅元素和氧元素在普通玻璃中并不是

基本结构单元的复杂硅酸根离子，而这样的硅酸根是不易溶于水的，所以普通玻璃并不易溶于水。②石膏在调节水泥的硬化速度上是怎样发挥作用的？

首先要明确，在普通硅酸盐水泥中所添加的是生石膏（CaSO

4·2H

2

O），添

加的石膏越多，水泥硬化的越慢。在水泥的组成中，与水作用速度最快的是铝酸三钙和硅酸三钙，因此它们的含量对水泥的凝结硬化速度起着主要作用。当加入石膏时，硫酸钙和铝酸三钙作用，生成难溶的铝硫酸钙，从而减弱了铅酸三钙的作用，从而延迟水泥的凝结时间和硬化速度。

（四）总结、扩展、答疑

本节仅是了解了有关水泥、玻璃、陶瓷的初步知识，要想较全面的掌握他们课后可通过查阅有关的资料扩大其知识面，也可以进行深入的研究。生产水泥、玻璃、陶瓷的原料中必须有含硅的物质，生产水泥、玻璃都用到石灰石，生产玻璃的两个反应是学习的重点。

（五）布置作业

课本1、2、3题

课后作业：通过实际调查，得出在水泥或玻璃或陶瓷生产中对环境会造成哪些方面的污染？请你设计出治理的方案。

七、板书设计

硅酸盐工业____________________________________

八、参考资料

令人神往的“玻璃黑板”。在人们日常生活中，经常见到变色玻璃，如变色眼镜，汽车上的变色玻璃等等。也许不久的将来，教室的黑板不再是黑洞洞的一片，而是令人心旷神怡的透明玻璃。教师也不再用粉笔写字，只需要用一种微型电筒在这“玻璃黑板”上写字，就会出现秀丽的茶色或黑色字迹。师生可免受粉尘之害，值日生也不必受擦黑板之累，因为过一段时间，字迹“不翼而飞了”。这种“玻璃黑板”是依据光照变色原理制作的。

附：

第一章硅小结

1．硅及其化合物间的转化关系

注意：SiO

2不易溶于水，因此不宜用SiO

2

与水反应制取原硅酸或硅酸。

请写出上述各步反应的化学方程式，并回忆在什么条件下才能实现这些反应？

（1）________________；（2）____________________

（3）________________；（4）____________________

（5）________________；（6）____________________

（7）________________；（8）____________________

（9）________________；（10）___________________

（11）_______________；（12）___________________

（13）_______________；（14）___________________

（15）_______________；（16）___________________

2．化学原理知识在本章学习中应用

（1）金刚石与晶体硅熔点和硬度的比较

金刚石和晶体硅在常温下形成结构相似的原子晶体，硅的原子量比碳大，为什么晶体硅的熔点和硬度却均比金刚石小？

——这是因为对于原子晶体而言，决定晶体熔点和硬度的因素是共价键的强弱。而共价键的强弱主要决定于两个方面：共用电子对的多少和键长大小，共用电子对数目相同时，键长越大，则共价键的键能越小。对于金刚石和晶体硅来说，他们的晶体空间结构形式相同，两个成键原子间都是形成一对共用电子，即共用电子对数相同；而碳原子半径比硅原子小，因此碳碳共价键的键长比硅硅共价键小，故金刚石中碳碳键键能比晶体硅中硅硅键键能大，所以，金刚石的熔点和硬度均比晶体硅大。

同理，也可比较金刚石、晶体硅、碳化硅三种晶体的熔点和硬度大小，

金刚石和石墨的熔点高低等等。

（2）二氧化碳和二氧化硅的物理性质比较

二氧化碳和二氧化硅同是第四主族元素的最高价氧化物，他们的化学性质极为相似（如都属于酸性氧化物，都在一定条件下具有一定的氧化性等），但物理性质却差别很大，这是为什么呢？

原来，决定物质物理性质（如熔点、硬度、溶解性等）的首要条件是通常情况下物质形成的晶体类型。二氧化碳在常温下构成分子晶体，晶格结点上是一个个的二氧化碳分子，每个二氧化碳分子有其完美的分子结构，电子式为（O C O）结构式为（O=C=O）。晶格间以分子间力结合，而分子间作用力是极其微弱的，所以，二氧化碳的熔点、沸点均很低，硬度也很小。而二氧化硅在常温下形成的是以硅氧四面体为结构基础的原子晶体，每个硅原子都和与它相邻的四个氧原子间以共价键结合，每个氧原子也以共价键和与自己相邻的两个硅原子结合，这样

形成的以硅原子为核心的正四面体向空间延伸，就形成了二氧化硅的晶体。所以二氧化硅的熔点、硬度都很高。

至于同是第四主族元素的最高价氧化物，为什么一个形成原子晶体，而另一个形成分子晶体。就不是中学阶段容易解释的问题了，这可能与碳和硅两种元素的原子大小有关。

（3）碳族元素的主要化合价有+2，+4，其中碳、硅、锗、锡的+4价是稳定的，而铅的+2价化合物是稳定的。由此可知，像CO，SnCl

2

等化合物常温下性

质不稳定，容易失去电子被氧化，具有还原性；而像PbCl

4，PbO

2

等化合物的性

质也不稳定，容易得到电子而被还原，具有氧化性。

3．几种重要硅酸盐产品的生产和应用

（1）普通硅酸盐水泥

【生产原料】石灰石、粘土、石膏、燃料（煤等）

【生产过程】“两磨一烧加石膏”

【主要成分】硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙

【性质特点】水硬性——见水后会迅速凝结变硬。因此，保存水泥时要注意防潮。

【主要应用】

水泥沙浆——水、水泥、沙子按一定比例的混合物，用于建筑上粘结砖石等。

混凝土——“混凝土”一词是英文“水泥”的音译。混凝土不是士，而是水、水泥、沙子以及碎石块按照一定比例混合并凝固后的产物。因为混凝土和钢的膨胀系数十分相近，所以常用钢筋加以强化，叫做钢筋混凝土。我们常说一座建筑物是“砖混结构”或“钢混结构”等，其中的“混”就是指混凝土。

（2）特种水泥

如沸石岩硅酸盐水泥、高炉矿渣硅酸盐水泥等等。都是在普通硅酸盐水泥中掺入了一些特殊的成分，使水泥具有某种特殊的性质和用途。

（3）普通玻璃

【主要原料】石灰石、纯碱、石英

【生产过程】

而气体的小气泡留在玻璃中会使玻璃的透光性能减弱，所以生产过程中要加强搅拌。

【主要成分】

从上边的反应方程式看，好像普通玻璃的主要成分应为硅酸钠、硅酸钙等，其实并不是这么简单。在玻璃中，硅酸钠、硅酸钙和过量的二氧化硅等熔合在一起，形成了以硅氧四面体为基础的较为复杂的多硅酸根离子，铀离子、钙离子等均和这些多硅酸根离子发生作用，因此，普通硅酸盐玻璃并不能像硅酸钠一样能溶于水。

由于玻璃中含有二氧化硅等物质，所以它可以在一定条件下跟碱性物质反应，被碱腐蚀；可以被HF气体腐蚀。这在实验室里保存相应的物质时要严格注意。

在生产普通玻璃的原料中加入一些特殊的物质，或者对普通玻璃进行某种特别的工艺处理，可使玻璃的性质发生变化，从而产生适用于不同场合的玻璃。如透光性能特别好的铅玻璃（光学玻璃）、特别耐腐蚀的硼酸盐玻璃（化学仪器玻璃）、能用于滤光的各种有色玻璃、强度特别大的钢化玻璃等等。

本章知识中，前半部分知识（关于硅及其化合物的结构、性质等基本知识）以运用理论知识理解为主；而后半部分（硅酸盐工业简述）以了解和记忆性的东西为多，学习过种中要注意运用记忆的规律，及时复习，防止遗忘。