2019-2020学年高中化学 第3章 探索生活材料 第3节 玻璃、陶瓷和水泥课件 新人教版选修1

第三节玻璃、陶瓷和水泥1．知道玻璃、陶瓷和水泥的主要化学成分、生产原料及用途。2．了解光导纤维和高温结构陶瓷等新型材料的性能与用途。1．生产原料：________、________、________。2．生产设备：__________。3．生产原理：主要反应为__________________________________________________________________________________________。笃学一玻璃纯碱石灰石石英玻璃熔炉Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑4．化学成分：普通玻璃是________、________、_______熔化在一起形成的，主要成分是______。5．特点：硬度大、质脆、耐腐蚀，____固定熔点，属于玻璃态物质。6．特种玻璃：光学玻璃、彩色玻璃、钢化玻璃。Na2SiO3CaSiO3SiO2SiO2无1．生产原料：________。2．主要性能：陶瓷具有__________、抗酸碱腐蚀、__________、绝缘、易成型等优点。笃学二陶瓷黏土抗氧化耐高温1．生产原料：__________和__________、适量石膏。2．水泥的生产过程石灰石黏土辅助原料――→一定比例混合――→磨细生料――→水泥回转窑煅烧熟料――→加入石膏磨细普通的硅酸盐水泥笃学三水泥石灰石黏土3．性质：水泥具有________性。4．用途：(1)水泥砂浆：______、______和水的混合物。(2)混凝土：______、______和______的混合物。水硬水泥沙子水泥沙子碎石1．光导纤维(1)成分：高纯度的__________(石英玻璃)。(2)用途：制作______。2．新型陶瓷(1)新型陶瓷的种类：如______陶瓷、__________陶瓷、生物陶瓷、超导陶瓷等。(2)用途：高温结构陶瓷可制造__________，新型陶瓷可用于航空航天。笃学四玻璃和陶瓷的新发展SiO2光缆超硬高温结构发动机【慎思1】钢化玻璃和普通玻璃成分有何不同？【答案】二者成分完全相同。【慎思2】陶与瓷有什么异同？【答案】共同点：都是硅酸盐产品；不同点：陶与瓷的强度、颜色、厚度、透水性、质地等方面有区别。【慎思3】水泥中加入石膏的目的是什么？【答案】调节水泥的硬化速度。【慎思4】为什么碱性试剂如NaOH溶液、Na2CO3溶液不能用带玻璃塞的试剂瓶存放？【答案】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。【慎思5】水泥在储存和运输过程中应注意什么？【答案】由于水泥具有很强的吸水能力，能吸收空气中的水分并与之发生化学反应，故储存和运输过程中要注意防水、防潮。玻璃1．玻璃的种类很多，主要是普通玻璃，其生产的主要原料是纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)和石英(SiO2)。2．制造玻璃的设备为玻璃熔炉。3．反应的化学方程式为CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑、Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑。4．普通玻璃的主要成分为硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)和二氧化硅(SiO2)。普通玻璃的组成用氧化物的形式表示为Na2O·CaO·6SiO2，则三种原料的物质的量比n(Na2CO3)∶n(CaCO3)∶n(SiO2)＝1∶1∶6，质量比为m(Na2CO3)∶m(CaCO3)∶m(SiO2)＝53∶50∶180。说明：在原料中，SiO2的用量是比较大的，故玻璃成分中有SiO2。5．玻璃的特点(1)从物质分类角度看，玻璃属于混合物，因此玻璃没有固定的熔点，只是在某一温度范围内逐渐软化。在软化状态时，可以被吹制成各种形状的物品。(2)普通的平板玻璃具有非常平的光滑表面，是很好的采光、防风、保暖材料，主要用作门窗玻璃和玻璃幕墙。6．玻璃的种类及性能玻璃的种类很多，除普通玻璃外，还有光学玻璃、有色玻璃、钢化玻璃等。(1)铅玻璃(加入PbO)折光率高，常用于制造眼镜片、望远镜和显微镜的透镜等。(2)有色玻璃是在制普通玻璃的原料里加入某些金属氧化物制成的。有色玻璃的颜色由加入物质的颜色决定，如加氧化钴(Co2O3)呈蓝色，加氧化亚铜(Cu2O)呈红色等。(3)钢化玻璃是把普通玻璃放入钢化炉中加热，使其软化，然后迅速冷却而制成。【例1】与普通玻璃具有相同组成的是()。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钢化炉里加热变软后急剧冷却，好像钢淬火一样，所以叫钢化玻璃，因此它和普通玻璃成分相同；光学仪器玻璃是在原料中多加了氧化铅；石英玻璃的主要成分是SiO2；有色玻璃是在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Co2O3制得蓝色钴玻璃。答案A【体验1】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4～6倍，不易破碎，且破碎时，碎块没有尖利的棱角【答案】C【解析】钢化玻璃与普通玻璃的成分相同，并不是纯净物，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。1．主要原料：黏土。2．反应原理：复杂的物理、化学变化。3．制造过程：混合、成型、干燥、烧结、冷却。4．陶瓷种类：根据原料、烧制温度等的不同，主要分为土器、陶器、瓷器、炻器等。说明：我国陶都：宜兴；瓷都：景德镇。陶瓷5．彩釉的制作在烧制前的坯体上涂上彩釉(在普通釉料中加入一些重金属离子)，涂上彩釉的陶瓷制品绚丽多彩、表面光滑、不渗水。6．主要特征：具有抗氧化性、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等特点。7．主要用途：餐具、砖瓦、化学仪器、电绝缘器、工艺品等。【例2】陶瓷已广泛应用于生活和生产中，下列不属于陶瓷制品的是()。A．电器中的绝缘瓷管B．实验室中的坩埚C．实验室中的试管D．建筑上烧制的砖瓦解析实验室中的试管为玻璃制品，其余均为陶瓷制品。答案C点评可用以下方法区分陶瓷制品和玻璃制品：(1)看密度。陶瓷制品密度大，玻璃制品密度小。(2)酒精灯加热玻璃管后会变软，而陶瓷不会变软。(3)玻璃可以再加工，而陶瓷不能再加工。陶与瓷的异同：共同点：都是硅酸盐产品；不同点：陶与瓷的强度、颜色、厚度、透水性、质地等方面有区别。【体验2】陶瓷的发明是人类早期科学技术发展史上的一个重要的里程碑，现在，陶瓷已广泛应用于生活和生产中。(1)陶瓷不具有的性质是__________(填字母)。A．可导电B．耐酸碱C．抗氧化D．耐高温(2)实验室中最常用的坩埚是__________，熔融烧碱样品做实验时一般选用__________坩埚。(3)在搪瓷和陶瓷器具表面的釉质中含有极微量的Pb、Cd和Sb等有毒的金属盐类，为防止中毒，不能长期盛放下列物质的是__________(填字母)。A．食用植物油B．酱油C．食醋D．酒【解析】(1)陶瓷的主要特性有：抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等特点。(2)实验室中最常用的坩埚是瓷坩埚，加热时，NaOH能与瓷坩埚反应，所以熔融烧碱时，一般用铁坩埚。(3)食醋的主要成分是醋酸，能溶解铅、镉等金属造成重金属离子中毒。【答案】(1)A(2)瓷坩埚铁(3)C1．主要原料：石灰石、黏土。2．主要设备：水泥回转窑。3．生产过程：将原料以一定比例混合，磨细成生料，在窑中烧至部分熔化、冷却成块状熟料，再加入适量石膏磨成细粉，即得普通水泥。水泥4．反应原理：复杂的物理、化学变化。5．主要成分：硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)。6．重要性质：水泥具有水硬性，而且在水中也可硬化。储存时应注意防水。7．主要用途：制成水泥砂浆、混凝土等建筑材料。注意：(1)石膏的作用：调节水泥硬化时间。(2)水泥砂浆：水泥、沙子和水的混合物。混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。(3)水泥易被酸腐蚀。由于水泥的主要成分是硅酸盐和铝酸盐，水泥中还含有少量的碳酸盐，所以水泥和水泥制品均易被酸腐蚀。水泥制品也要防酸腐蚀。【例3】下列说法中正确的是()。A．生产水泥时，在熟料中加入适量的石膏可以调节水泥的硬化速度B．水泥在水中能硬化，但在空气中不会硬化C．水泥和水搅拌后生成不同的水合物，要吸收一定的热量D．水泥是一种化合物解析水泥在空气中也会逐渐硬化，因空气中也有水蒸气，B错；水泥和水搅拌后生成的并非水合物，C错；水泥是混合物，D错。答案A【体验3】下列不属于普通水泥主要成分的是()。A．硅酸钙B．硅酸二钙C．硅酸三钙D．铝酸三钙【答案】A【解析】普通水泥的主要成分是硅酸二钙(2CaO·SiO2)、硅酸三钙(3CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)。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100μm(1μm＝10－6m)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。新型无机非金属材料及功能、用途(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。2．高温结构陶瓷(1)特殊功能的陶瓷超硬陶瓷高温结构陶瓷生物陶瓷超导陶瓷(2)高温结构陶瓷的优点：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1300℃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。【例4】有关材料用途的说法中不正确的是()。A．氧化铝陶瓷可用作高压钠灯的灯管B．氮化硅陶瓷可用作陶瓷发动机的材料C．光导纤维可用作遥测遥控、照明等D．氧化铝陶瓷可用作半导体材料解析氧化铝陶瓷属于高温烧结陶瓷，它具有高熔点、高硬度等特性，可制成透明陶瓷，但不能作半导体材料；氮化硅陶瓷具有超硬度、耐磨损、抗冷热冲击而不破裂、耐高温、不易传热、抗腐蚀、高温时也抗氧化等特性，可用作陶瓷发动机材料。光导纤维传导光的能力非常强，可用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等。答案D【体验4】有关高温结构陶瓷和光导纤维的说法，正确的是()。A．高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点，但是硬度却远远低于金属材料B．氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料，具有超硬性，它不与任何无机酸反应C．光导纤维是一种能高质量传导光的有机纤维D．光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听【答案】D【解析】高温结构陶瓷克服了金属材料的弱点，本身还具有很多优点，如耐高温、高硬度、不怕氧化等，所以A项错误；氮化硅陶瓷是重要的结构材料，有许多优点，如耐腐蚀性较强，但却可以跟氢氟酸反应，所以B项错误；光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维，且抗干扰能力好，不发生电辐射，能防窃听等，但不是有机纤维。