现行人教社高中化学必修一 第七章2.doc

第二节 硅酸盐工业简介 在我们的日常生活中，经常接触到一些硅酸盐材料，如使用的碗碟、居住的房屋等。硅酸盐材料是以含硅物质为原料经加热制成的。这一制造工业叫做硅酸盐工业，如制造水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业。硅酸盐工业在国民经济中占有很重要的地位。1水泥水泥是非常重要的建筑材料，高楼大厦和各种建筑工程都离不开它。水泥具有水硬性，跟水掺和搅拌后很容易凝固变硬，由于水泥具有这一优良特性，因此被用作建筑材料。又由于它在水中也能硬化，因此也是水下工程必不可少的材料。以粘土和石灰石为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，并研成细粉就得到普通水泥。普通水泥的主要成分是硅酸三钙（3CaOSiO2）、硅酸二钙、（2CaOSiO2）和铝酸三钙（3CaOAl2O3）等。水泥、沙子和水的混合物叫水泥砂浆，是建筑用粘合剂，可把砖、石等粘结起来。水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。混凝土常用钢筋做结构，这就是我们常说的钢筋混凝土结构。钢筋混凝土的强度大，常用来建造高楼大厦、桥梁等高大的建筑。解放前，我国使用的水泥主要依赖进口。新中国成立以后，水泥工业有了迅速的发展，目前，我国的水泥产量已跃居世界前列。 资料水泥的标号 水泥在空气中硬固后，具有抗压强度，以kgcm2来计算。把水泥与沙子以1：25的比率混合制成砂浆试样，此试样在水中养护28天时所具有的抗压强度数值，被称为水泥的标号。例如，1份水泥与25份沙子混合制成的砂浆试样，在水中硬固28天后，测得其抗压强度为425 kgcm2，此水泥的标号就为425。水泥的标号越大，其性能越好。常用的硅酸盐水泥有325号、425号、525号和625号，一些高强度水泥，其标号可达1000以上。2玻璃玻璃是我们每天都可以见到的一种硅酸盐制品。窗玻璃就是最常见的玻璃，这种玻璃被称为普通玻璃。制造普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英。生产时，把原料粉碎，按适当的比率混合后，放入玻璃窑中加强热。原料熔融后发生了较复杂的物理变化和化学变化，其中的主要反应是：Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2CaCO3SiO2 CaSiO3CO2在制造玻璃的过程中，如果加入某些金属氧化物，还可以制成有色玻璃。例如，加入Co2O3（氧化钴）后的玻璃呈蓝色，加入Cu2O后的玻璃呈红色。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二价铁的缘故。玻璃的种类很多，除上面所介绍的普通玻璃外，还有其他一些玻璃，如石英玻璃、光学玻璃，等等。表7-2列出了几种玻璃的特性和用途。表7-2 几种玻璃的特性和用途种类特性用途普通玻璃熔点较低窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃膨胀系数小、耐酸碱、强度大、绝缘、滤光化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳光学玻璃透光性能好、有折光和色散性眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸透镜等光学仪器玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀太空飞行员的衣服等钢化玻璃（玻璃钢）耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂、隔音、隔热运动器材；微波通讯器材；汽车、火车窗玻璃等3陶瓷陶瓷在我国有悠久的历史。在新石器时代，我们的祖先就能制造陶器，到唐宋时期，制造水平已经很高。唐朝的“三彩”、宋朝的“钧瓷”闻名于世，流传至今。作为陶瓷的故乡，我国陶都宜兴的陶器和瓷都景德镇的瓷器，在世界上都享有盛誉。制造陶瓷器的主要原料是粘土，制造陶瓷器的一般过程如图7-5所示。陶瓷的种类很多，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。例如，常见的砖、瓦属于土器，它是用含杂质的粘土在适当温度下烧制而成的；制瓷器的要求比较高，需要纯净的粘土作原料，烧制温度也相对高些，所以瓷器比陶器瓷体白净、质地致密。一般烧制的陶瓷制品，表面比较粗糙，而且有不同程度的渗透性。为了弥补这一缺陷，常在烧制前在坯体表面涂一层釉，使成品光滑、不渗水。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，因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。从地下挖掘出的古代陶瓷器，历经数年仍保持其本色，不但成为人们欣赏的艺术珍品，对后人研究历史也有很大帮助。如今，陶瓷仍广泛应用于生活和生产中，如日常生活中的部分餐具，建筑中的砖、瓦，电器中的绝缘瓷，化学实验室中的坩埚、蒸发皿等，都是陶瓷制品。 资料彩 釉 日常生活中我们见到的许多陶瓷制品，表面光滑、不渗水，而且色彩丰富，非常漂亮。这是由于烧制前在坯体上涂了彩釉的缘故。在普通釉料中加入一些重金属离子，可制成彩釉（颜色可参考下表）。涂有彩釉的陶瓷制品绚丽多彩备受人们的喜爱。金属元素烧制时的空气用量 （实际上是氧气用量）空气过量空气不足Fe黄、红、褐、黑蓝、绿Cu蓝绿红Mn紫、褐褐、黑褐Cr黄、绿、褐蓝绿Co蓝、淡蓝蓝 阅读搪 瓷 我们常用一些搪瓷制品，如搪瓷盆、杯、锅、碗等，有些电器的外壳也是搪瓷的。搪瓷是在金属表面涂上类似玻璃的瓷釉，然后在高温下烧结，就可得到一种金属与无机材料结合的复合材料。搪瓷一般常用钢板、铁、铝、铜、银等作胚体，外层的瓷釉对金属起到了保护和装饰的作用。我国在很早以前就掌握了烧制搪瓷的工艺，明朝宣德至景泰年间生产出的精细铜胎搪瓷工艺品景泰蓝，至今仍是人们喜爱和珍藏的艺术品。多少年来，搪瓷工艺不断进步、发展，已能应用于现代化学工业、现代科技等许多领域。例如，化学工业中的反应塔；汽车、火车排气管；飞机、火箭的耐高温部件等都用到了搪瓷。搪瓷还应用于电子、红外、激光、同位素等高技术领域。 习 题 一在普通玻璃中，Na2O、CaO、SiO2这三种物质的质量分数分别为130、117和753。计算：（1）普通玻璃中这三种氧化物的物质的量之比。（2）利用（1）的计算结果，计算生产1000 kg普通玻璃所需的Na2CO3、CaCO3、