第三节　玻璃、陶瓷和水泥

第三节玻璃、陶瓷和水泥,学习目标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。,课堂互动讲练,知能优化训练,第三节玻璃、陶瓷和水泥,课前自主学案,一、玻璃1玻璃的形成,课前自主学案,2特点硬度大、质脆、耐腐蚀，_固定熔点，属于玻璃态物质。3玻璃的种类和用途在生产过程中加入不同的物质，调整玻璃的化学组成，可以制得具有不同性能和用途的玻璃。(1)提高_的含量或加入_能提高玻璃的化学稳定性和降低它的热膨胀系数，从而使其更耐高温和抗化学腐蚀，可用于制造高级的化学反应容器。,无,SiO2,B2O3,(2)加入_后制得的光学玻璃折光率高，可用来制造眼镜片、照相机、望远镜和显微镜中的透镜等。(3)加入某些金属氧化物，可以制造_，加入Co2O3(氧化钴)，玻璃呈蓝色；加入Cu2O，玻璃呈红色。普通玻璃一般显淡绿色，原因是原料中混有_。(4)把普通玻璃在高温下熔化，然后用冷风急吹，即得到_。,PbO,彩色玻璃,Fe2,钢化玻璃,二、陶瓷1生产原料_，其主要成分可表示为_。2手工制造陶瓷器的一般过程混合_干燥_冷却陶瓷器3主要性能陶瓷具有_、抗酸碱腐蚀、_、绝缘、易成型等优点。,黏土,Al2O32SiO22H2O,成型,烧结,抗氧化,耐高温,三、水泥1生产原料：_和_、适量石膏。2水泥的生产过程3主要成分_(3CaOSiO2)、_(2CaOSiO2)、_(3CaOAl2O3)。,石灰石,黏土,硅酸三钙,硅酸二钙,铝酸三钙,4性质：(1)水泥具有_。(2)吸水能力强。5用途(1)水泥砂浆：_、_和水的混合物。(2)混凝土：_、_和_的混合物。6水泥的质量指标：我国的三个强度等级(42.5、52.5和62.5)表示水泥的性能，等级越高，性能越好。四、玻璃和陶瓷的新发展1光导纤维：简称_。,水硬性,水泥,沙子,水泥,沙子,碎石,光纤,二、金属的防护1影响金属腐蚀的因素(1)金属的性质金属越_，越易被腐蚀。若金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生_。(2)介质的影响在_的空气中、接触_气体或_溶液，都容易被腐蚀。,活泼,电化学腐蚀,潮湿,腐蚀性,电解质,(1)成分：_(石英玻璃)。(2)用途：制作_，还用于医疗、信息处理、传能传象、遥测遥控和照明等方面。(3)光缆的性能：_，通信质量高，能防窃听，质量小而且细，耐腐蚀。2高温结构陶瓷(1)新型陶瓷的种类，如超硬陶瓷、_、_和超导陶瓷等。(2)高温结构陶瓷的类别：主要有_、_、_和_。(3)用途：高温结构陶瓷可制造发动机，新型陶瓷可用于航空航天。,SiO2,光缆,抗干扰性能好,高温结构陶瓷,生物陶瓷,氮化硅陶瓷,氧化铝陶瓷,碳化硅陶瓷,氧化锆陶瓷,1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？【提示】因为碱性试剂能与玻璃塞的主要成分SiO2反应，如2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O，Na2SiO3具有黏合性，将瓶塞和试剂瓶黏结在一起。2水泥在储存和运输过程中应注意什么？【提示】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。,解析：选C。玻璃并不是几种成分熔化在一起就得到的，必须通过熔融后发生复杂的物理、化学变化而得到，而且玻璃不是晶体，因此它没有固定的熔点。,解析：选C。实验室中的试管为玻璃制品，其余均为陶瓷制品。,解析：选B。氧化铝陶瓷的熔点是2050，可作耐高温的设备。,课堂互动讲练,玻璃与人们的生产生活密切联系。玻璃制品随处可见。(1)一般住宅的窗玻璃是普通玻璃，制造普通玻璃的主要原料为_、_、_，粉碎后放入玻璃窑中在高温下发生反应生成玻璃，普通玻璃的成分是_、_、_。(2)某玻璃中含Na2O、CaO、SiO2的质量之比为3128180，此玻璃的组成为_(填选项)。,ANa2OCaO6H2SiO3BNa2OCaO6SiO2C2Na2O2CaO9SiO2D6Na2O6CaOSiO2(3)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的原因。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)制造化学仪器的玻璃需加入的物质_。制造光学仪器的玻璃需加入的物质_。制造蓝色玻璃需加入的物质是_。制造红色玻璃需加入的物质是_。,【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)了解玻璃制造的原料及生产原理。(2)明确特殊玻璃与一般玻璃的成分区别。,(3)硼砂玻璃能耐酸碱腐蚀；光学玻璃常加PbO；Cu2O为红色；Co2O3为蓝色。【答案】(1)纯碱石灰石石英CaSiO3Na2SiO3SiO2(2)B(3)DCBA,变式训练1(2011年刑台高二检测)下列有关玻璃的说法中错误的是()A普通玻璃的组成可表示为Na2OCaO6SiO2B氢氟酸能腐蚀玻璃是因为它是最强的无氧酸C钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大46倍D石英玻璃的膨胀系数比普通玻璃的小解析：选B。氢氟酸腐蚀玻璃是因为SiO24HF=SiF42H2O。,1光导纤维(1)制作：从高纯度的SiO2(或称石英玻璃)熔融体中，抽出直径约为100m(1m106m)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。,2高温结构陶瓷(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，如用高温结构陶瓷制造发动机。,(4)常见高温结构陶瓷氧化铝陶瓷：又称人造刚玉，具有熔点很高、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。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。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、宇航工业等。,(2011年哈尔滨高二检测)氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300时反应获得。粉末状的氮化硅也可以由SiCl4的蒸气和NH3的混合物反应制取。粉末状氮化硅在空气和水中都不稳定。但是将粉末状氮化硅和适量MgO在230个大气压下和185的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料。,(1)写出由SiCl4和NH3制备Si3N4的化学方程式_。(2)分别写出Si3N4和H2O、O2反应的化学方程式：_。(3)为什么结构紧密的固体Si3N4不再受H2O和O2的侵蚀？_。,【解析】本题考查新型高温陶瓷材料氮化硅的结构性质特点。SiCl4与NH3反应生成Si3N4，其中Si、N的化合价均未改变，所以另一种产物应为HCl。Si3N4与H2O反应时，SiN键要向SiO键转化，生成稳定的H2SiO3，同时有NH3生成；Si3N4与O2反应时，产物为SiO2和N2。在高温高压条件下，Si3N4表面与空气中的O2反应，生成致密的SiO2，它与MgO形成保护层，防止内部的Si3N4被H2O和O2侵蚀。,【答案】(1)3SiCl44NH3=Si3N412HCl(2)Si3N49H2O=3H2SiO34NH3Si3N43O2=3SiO22N2(3)因为在加压和加热条件下Si3N4表面和空气中的O2反应生成稳定的SiO2，从而形成了致密的SiO2与MgO保护层，防止内部的Si3