1、第三节 玻璃、陶瓷和水泥,1.能记住玻璃、陶瓷和水泥的主要化学成分、生产原料及用途。 2.能说出光导纤维和高温结构陶瓷等新型材料的性能与用途。,一,二,三,四,2.主要性能 硬度大,质脆,耐腐蚀,无固定的熔点,属于玻璃态物质,不是晶体。,一,二,三,四,3.几种特殊玻璃,一,二,三,四,一,二,三,四,碱性试剂如NaOH溶液、Na2CO3溶液能否用带玻璃塞的试剂瓶来盛放? 提示:不能,NaOH与玻璃的主要成分SiO2反应生成的Na2SiO3是一种黏合剂,会将瓶口和瓶塞粘在一起。,一,二,三,四,二、陶瓷 1.生产原料 黏土,其主要成分可表示为Al2O32SiO22H2O。 2.手工制造陶器的一
2、般过程3.主要性能 陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。为什么陶瓷烧制前在坯体上涂彩釉? 提示:可使陶瓷制品表面光滑、不渗水,而且色彩丰富,非常漂亮。,一,二,三,四,三、水泥 1.原料 主要原料:石灰石和黏土。 辅助原料:石膏,其作用是调节水泥的硬化速度。 2.主要设备 水泥回转窑。 3.水泥的生产过程,一,二,三,四,4.主要成分 硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙(3CaOAl2O3)。 5.性质 水泥具有水硬性。 6.用途 (1)水泥砂浆:水泥、沙子和水的混合物。 (2)混凝土:水泥、沙子和碎石的混合物。,一,二,三,四,你认为
3、在储存和运输水泥过程中应注意什么? 提示:由于水泥的吸水能力很强,能吸收空气中的水分并与之发生化学反应,而使水泥变质失效,所以在储存和运输水泥时应密封并注意防潮。,一,二,四,三,四、玻璃和陶瓷的新发展 1.光导纤维 简称光纤。 (1)成分:SiO2(石英玻璃纤维)。 (2)用途:制作光缆。 (3)光缆的性能:抗干扰性能好,通信质量高,能防窃听,质量小而且细,耐腐蚀,铺设方便。,一,二,四,三,2.高温结构陶瓷 (1)新型陶瓷的种类,如超硬陶瓷、高温结构陶瓷、生物陶瓷和超导陶瓷等。 (2)高温结构陶瓷的类别:主要有氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷和二氧化锆陶瓷。 (3)用途:高温结构陶瓷可制
4、造发动机;新型陶瓷可用于航空、航天。,一,二,三,一、传统硅酸盐工业主要产品的对比,一,二,三,一,二,三,一,二,三,特别提醒关于玻璃的四个易错问题: (1)制造玻璃的原料熔融后发生了复杂的物理变化和化学变化,制得的玻璃是混合物,没有固定的熔点。 (2)碱性试剂如NaOH溶液、Na2CO3溶液等不能用带玻璃塞的试剂瓶存放,是因为碱性试剂能与玻璃塞的主要成分SiO2反应,如2NaOH+SiO2 Na2SiO3+H2O,Na2SiO3具有黏合性,将瓶塞和试剂瓶黏结在一起。 (3)钢化玻璃的主要成分与普通玻璃的主要成分完全相同。 (4)氢氟酸能腐蚀玻璃,不能用玻璃瓶盛放。可用氢氟酸雕刻玻璃花纹。,
5、一,二,三,二、常见玻璃的特性和用途,一,二,三,一,二,三,三、新型无机非金属材料功能及用途 1.光导纤维 (1)制作 从高纯度的SiO2(或称石英玻璃)熔融体中,抽出直径为100 m(1 m=10-6 m)的细丝,就得到石英玻璃纤维,又称光导纤维,简称光纤,将许多根经过技术处理的光纤绕在一起就得到光缆。 (2)光导纤维的优良性能和重要用途 光缆的抗干扰性能好,通信质量高,能防窃听;光缆的质量小而且细,耐腐蚀,铺设也很方便。 利用光缆通信,能同时传播大量信息。光导纤维除了可以用于通信外,还可以用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控和照明等许多方面。,一,二,三,2.高温结构陶瓷(2)高温结构
6、陶瓷的优点 耐高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等。 (3)高温结构陶瓷在汽车制造业中的应用 用高温结构陶瓷制造发动机,发动机的工作温度能稳定在1 300 左右,由于燃料充分燃烧而又不需要水冷却,使热效率大幅度提高。同时,用陶瓷材料做发动机,还可减轻汽车的质量。,知识点1,知识点2,【例题1】 (1)制备陶瓷和水泥共同的原料是 。 A.石灰石 B.黏土 C.石英 D.石膏 (2)对硅酸盐水泥的叙述不正确的是 。 A.是硅酸盐、铝酸盐、石膏等物质的混合物 B.水泥砂浆又称混凝土 C.具有水硬性,在空气和水中都能硬化,硬化是化学变化过程 D.水泥的热膨胀系数几乎与钢铁一样,知识点1
7、,知识点2,解析:(1)制备陶瓷的主要原料是黏土。制备水泥的主要原料是石灰石、黏土和其他辅助原料,所以共同的原料是黏土,故答案为B。(2)水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙,可看作是硅酸盐和铝酸盐的混合物,石膏则是为了调节水泥凝结时间而加的一种辅料;水泥砂浆(水、水泥、沙子的混合物)在建筑上用作黏合剂,混凝土是水泥、沙子和碎石的混合物,直接用于建造桥梁、房屋等建筑;水泥硬化的过程中石膏与水泥中的硅酸三钙、铝酸三钙等起反应,属于化学变化;因为水泥的热膨胀系数几乎与钢铁一样,所以,水泥才与钢筋一起用于构筑混凝土结构,用于修筑高楼大厦和桥梁等高强度建筑。 答案:(1)B (2)B,知识点1
8、,知识点2,点拨玻璃、陶瓷、水泥被称为传统硅酸盐材料,其主要成分一般为硅酸盐。但有些新型材料的成分不一定是硅酸盐,如:石英玻璃(SiO2)、Al2O3陶瓷、Si3N4陶瓷等。,知识点1,知识点2,【例题2】 目前已有多个国家的大汽车公司试制无冷却式陶瓷发动机汽车,这种陶瓷柴油发动机部件的受热面是由耐高温且不易传热的氮化硅陶瓷材料制造的。 (1)氮化硅具有硬度大、熔点高、化学性质稳定的特点,根据性质,推测氮化硅陶瓷的用途 (填序号)。 A.制造汽轮机叶片 B.制造有色玻璃 C.制造永久性模具 D.制造柴油机部件,知识点1,知识点2,(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应。
9、试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式: 。 (3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛的保护下加强热发生反应,可得纯度较高的氮化硅,反应的化学方程式为 。,知识点1,知识点2,知识点1,知识点2,点拨新型无机非金属材料的特性是能承受高温,强度高;具有电学特性;具有光学特性;具有生物功能。,1 2 3 4 5,1下列有关材料分类的说法,不正确的是( ) A.硅酸盐材料属于新型无机非金属材料 B.高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料,金属属于金属材料,但都属于结构材料 C.新型无机非金属材料包括半导体材料、光导纤维、氧化铝陶瓷等 D.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料,也属于高温结构材料 解析:硅酸盐材料属于
10、传统无机非金属材料。 答案:A,1 2 3 4 5,2下列关于钢化玻璃的叙述,错误的是( ) A.它是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起所得到的物质 B.是把普通玻璃放在钢化炉里加热,使之软化,然后急速冷却制得的 C.它是具有空间网状结构的原子晶体,硬度很大,熔点也很高 D.它的机械强度比普通玻璃大46倍,不易破碎,且破碎时,碎块没有尖锐的棱角 解析:钢化玻璃与普通玻璃的成分相同,并不是纯净物,也不是原子晶体;它是普通玻璃经热处理得到的,机械强度要比普通玻璃大。 答案:C,3下列叙述正确的是( ) 石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同 用石灰抹墙和用水泥砌墙过程的硬化原理相同
11、玻璃、陶瓷、水泥容器均不能贮存氢氟酸 酸均不能与酸性氧化物反应 A. B. C. D. 解析:石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分都是CO2;石灰抹墙是CO2与氢氧化钙反应,与水泥硬化的原理不同;氢氟酸能溶解酸性氧化物二氧化硅。 答案:B,1 2 3 4 5,1 2 3 4 5,4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 解析:钢化玻璃是把普通玻璃放入电炉里加热变软后急剧冷却制得的,它和普通玻璃成分相同。光学仪器玻璃是在制玻璃的原料中多加了氧化铅;有色玻璃是在生产玻璃的原料中掺入某些金属氧化物,使之均匀地分散在玻璃态的物质中,如加入Co2O
12、3,制得蓝色玻璃;石英玻璃的主要成分是二氧化硅。 答案:A,1 2 3 4 5,5我们看到的普通玻璃,一般都呈淡绿色,这是因为原料中混有Fe2+。在制玻璃的原料中,再加入下列物质后,可制得各种不同用途的玻璃。 A.氧化亚铜(Cu2O) B.氧化钴(Co2O3) C.氧化铅(PbO) D.硼砂(Na2B4O710H2O) (1)制造化学仪器的玻璃需加入的物质是( ) (2)制造光学仪器的玻璃需加入的物质是( ) (3)制造蓝色玻璃需加入的物质是( ) (4)制造红色玻璃需加入的物质是( ) 解析:硼砂玻璃耐酸碱腐蚀;光学玻璃常加PbO;Cu2O为红色;Co2O3为蓝色。 答案:(1)D (2)C (3)B (4)A,
