人教版选修1 第三章第三节　玻璃、陶瓷和水泥 学案.doc

课堂探究探究一 传统硅酸盐工业主要产品的对比问题导引为什么碱性试剂(如naoh溶液)不能用带玻璃塞的试剂瓶存放？提示：因为碱性试剂能与玻璃塞的主要成分sio2反应：2naohsio2=na2sio3h2o，生成的na2sio3具有黏合性，将瓶塞和试剂瓶黏结在一起。名师精讲一、传统硅酸盐工业主要产品的对比硅酸盐工业普通水泥普通玻璃陶瓷主要原料石灰石、黏土、石膏纯碱、石灰石、石英黏土生产阶段原料生料熟料成品原料按比例混合熔化成型na2co3sio2na2sio3co2caco3sio2casio3co2混合成型干燥烧结冷却陶器主要成分或种类硅酸三钙(3caosio2)、硅酸二钙(2caosio2)、铝酸三钙(3caoal2o3)普通玻璃(na2sio3、casio3和sio2)、石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃种类：陶器、瓷器、炻器等主要性能有水硬性：与水掺和、搅拌后凝固变硬，在水中也能硬化玻璃态物质，无固定熔点，在一定温度范围内软化抗氧化、耐酸碱腐蚀、耐高温、绝缘性强典型设备水泥回转窑玻璃熔炉陶瓷窑共同特点高温条件下发生复杂的物理变化、化学变化，冷却后成为复杂的硅酸盐二、常见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、玻璃瓶等石英玻璃用较纯的石英为原料，膨胀系数小，耐酸碱，强度大，绝缘化学仪器、高压水银灯、紫外线杀毒灯等硼酸盐玻璃化学稳定性好，热膨胀系数低，耐高温和抗化学腐蚀高级的化学仪器光学玻璃玻璃中加pbo透光性能好，有折光性和色散性眼镜片、照相机、显微镜、望远镜及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、防虫蛀宇航员的衣服等钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、强度大、密度小、抗震裂等运动器材，汽车、火车窗玻璃有色玻璃加入金属氧化物红色：cu2o蓝色：co2o3工艺品、窗玻璃【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、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。变式训练1下列关于普通玻璃的叙述中，正确的是()a它是人类最早使用的硅酸盐材料b红色玻璃中含氧化亚铜c它在加热熔化时有固定的熔点d无色玻璃是纯净物解析：陶瓷是人类最早使用的硅酸盐材料；cu2o为红色物质，掺入后玻璃显红色；玻璃为混合物，无固定熔点。答案：b探究二 高温结构陶瓷的种类和特性问题导引高温结构陶瓷可用于洲际导弹的端头、火箭发动机的尾管及燃烧室等，也是汽车发动机、喷气发动机的理想材料。高温结构陶瓷有什么优点？提示：耐高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等。名师精讲高温结构陶瓷的种类及特性1高温结构陶瓷的优点能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等。2高温结构陶瓷的种类(1)氧化铝陶瓷：又称人造刚玉，具有熔点高、硬度高的优点。可用于作坩埚、高温炉管、球磨机、高压钠灯的灯管等。(2)氮化硅陶瓷：具有硬度极高、耐磨损、抗腐蚀和抗氧化能力等优点。可用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具、发动机部件等。(3)碳化硅陶瓷：具有熔点高、硬度大的优点。广泛应用于工农业生产、原子能工业、宇航事业等。【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(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。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_。解析：本题解题的关键是挖掘题目所给信息，并把信息与新型无机非金属材料的特性、用途等知识有机结合。根据n和si的原子结构及元素周期律的知识，可判断氮元素非金属性比硅强，故n显负价(3)，si显正价(4)，由此可写出氮化硅的化学式为si3n4。根据sio24hf=sif42h2o，可以写出si3n412hf=3sif44nh3。sicl4与n2、h2的反应可理解为h2还原sicl4制取si，然后si与氮气在高温下反应生成si3n4：3sicl42n26h2si3n412hcl。答案：(1)acd(2)si3n412hf=3sif44nh3(3)3sicl42n26h2si3n412hcl变式训练2高温结构陶瓷与金属材料相比，优点是()a耐高温耐腐蚀，不怕氧