高中化學(xué) 3.3玻璃、陶瓷和水泥課件 新人教版選修1.ppt

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1．知道玻璃、陶瓷和水泥的主要化學(xué)成分、生產(chǎn)原料及 用途。 2．了解光導(dǎo)纖維和高溫結(jié)構(gòu)陶瓷等新型材料的性能與用 途。,第三節(jié) 玻璃、陶瓷和水泥,1.生產(chǎn)原料：_____、 _______、 _____ 。 2．生產(chǎn)設(shè)備： _________。 3．生產(chǎn)原理 主要反應(yīng)為：__________________________________ ________________________________。,純堿,石灰石,石英,玻璃窯,4．化學(xué)成分 普通玻璃是_______、_______、_____熔化在一起形成 的，主要成分是_____。 5．特點(diǎn)：硬度大、質(zhì)脆、耐腐蝕，___固定熔點(diǎn)，屬于玻 璃態(tài)物質(zhì)。 6．特種玻璃：光學(xué)玻璃、彩色玻璃、鋼化玻璃。,Na2SiO3,CaSiO3,SiO2,SiO2,無,1. 生產(chǎn)原料：_____。 2．主要性能：陶瓷具有______ 、抗酸堿腐蝕、 ______、 絕緣、易成型等優(yōu)點(diǎn)。,黏土,抗氧化,耐高溫,1. 生產(chǎn)原料：_______和_____、適量石膏。 2．水泥的生產(chǎn)過程 3．性質(zhì)：水泥具有_____性。 4．用途 (1)水泥砂漿： _____、 _____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,石灰石,黏土,(1)成分：高純度的_____(石英玻璃)。 (2)用途：制作_____。 (1)新型陶瓷的種類 如_____陶瓷、________陶瓷、生物陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等。 (2)用途 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷可制造_______，新型陶瓷可用于航空航天。,1.光導(dǎo)纖維,2.新型陶瓷,SiO2,光纜,超硬,高溫結(jié)構(gòu),發(fā)動(dòng)機(jī),鋼化玻璃和普通玻璃成分有何不同？ 提示 二者成分完全相同。 陶與瓷有什么異同？ 提示 共同點(diǎn)：都是硅酸鹽產(chǎn)品； 不同點(diǎn)：陶與瓷的強(qiáng)度、顏色、厚度、透水性、質(zhì)地等方面有區(qū)別。 水泥中加入石膏的目的是什么？ 提示 調(diào)節(jié)水泥的硬化速度。,【慎思1】,【慎思2】,【慎思3】,為什么堿性試劑如NaOH溶液、Na2CO3溶液不能用帶玻璃塞的試劑瓶存放？ 提示 因?yàn)閴A性試劑能與玻璃塞的主要成分SiO2反應(yīng)，如2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3具有黏合性，將瓶塞和試劑瓶黏結(jié)在一起。 水泥在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中應(yīng)注意什么？ 提示 由于水泥具有很強(qiáng)的吸水能力，能吸收空氣中的水分并與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中要注意防水、防潮。,【慎思4】,【慎思5】,1．玻璃的種類很多，主要是普通玻璃。生產(chǎn)普通玻璃 的主要原料是純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)和石英 (SiO2)。 2．制造玻璃的設(shè)備為玻璃窯。,普通玻璃的主要成分為硅酸鈉(Na2SiO3)、硅酸鈣(CaSiO3)和二氧化硅(SiO2)。 普通玻璃的組成用氧化物的形式表示為Na2O·CaO·6SiO2，則三種原料的物質(zhì)的量比n(Na2CO3)∶n(CaCO3)∶n(SiO2)＝1∶1∶6，質(zhì)量比為m(Na2CO3)∶m(CaCO3)∶m(SiO2)＝53∶50∶180。 說明 在原料中，SiO2的用量是比較大的，故玻璃成分中有SiO2。,4．,(1)從物質(zhì)分類角度看，玻璃屬于混合物，因此玻璃沒有固定的熔點(diǎn)，只是在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。在軟化狀態(tài)時(shí)，可以被吹制成各種形狀的物品。 (2)普通的平板玻璃具有非常平的光滑表面，是很好的采光、防風(fēng)、保暖材料，主要用作門窗玻璃和玻璃幕墻。 玻璃的種類及性能 玻璃的種類很多，除普通玻璃外，還有光學(xué)玻璃、有色玻璃、鋼化玻璃等。 (1)鉛玻璃(加入PbO)折光率高，常用于制造眼鏡片、望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡的透鏡等。,5．玻璃的特點(diǎn),6．,(2)有色玻璃是在制普通玻璃的原料里加入某些金屬氧化物制成的。有色玻璃的顏色由加入物質(zhì)的顏色決定，如加氧化鈷(Co2O3)呈藍(lán)色，加氧化亞銅(Cu2O)呈紅色等。 (3)鋼化玻璃是把普通玻璃放入鋼化爐中加熱，使其軟化，然后迅速冷卻而制成。,與普通玻璃具有相同組成的是 ( )。 A．鋼化玻璃 B．光學(xué)儀器玻璃 C．石英玻璃 D．有色玻璃 解析 鋼化玻璃是把普通玻璃放入鋼化爐里加熱變軟后急劇冷卻，好像鋼淬火一樣，所以叫鋼化玻璃，因此它和普通玻璃成分相同，光學(xué)儀器玻璃是在制玻璃的原料中多加了氧化鉛；有色玻璃是在生產(chǎn)玻璃的原料中摻入某些金屬氧化物，使之均勻地分散在玻璃態(tài)的物質(zhì)中，比如加入Co2O3制得藍(lán)色鈷玻璃；石英玻璃的主要成分是二氧化硅。 答案 A,【例1】?,下列關(guān)于鋼化玻璃的敘述，錯(cuò)誤的是 ( )。 A．它是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起所得到的物質(zhì) B．是把普通玻璃放在鋼化爐里加熱，使之軟化，然后急速 冷卻制得的 C．它是具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體，硬度很大，熔點(diǎn)也 很高 D．它的機(jī)械強(qiáng)度比普通玻璃大4～6倍，不易破碎，且破碎 時(shí)，碎塊沒有尖利的棱角 解析 鋼化玻璃與普通玻璃的成分相同，并不是純凈物，不是原子晶體；它是普通玻璃經(jīng)熱處理得到的，機(jī)械強(qiáng)度要比普通玻璃大。 答案 C,【體驗(yàn)1】?,1．主要原料：黏土。 2．反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。 3．制造過程：混合、成型、干燥、燒結(jié)、冷卻。 4．陶瓷種類：根據(jù)原料、燒制溫度等的不同，主要分為 土器、陶器、瓷器、炻器等。 說明 我國陶都：宜興；瓷都：景德鎮(zhèn)。,5．彩釉的制作 在燒制前的坯體上涂上彩釉(在普通釉料中加入一些重 金屬離子)，涂上彩釉的陶瓷制品絢麗多彩、表面光 滑、不滲水。 6．主要特征：具有抗氧化性、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕 緣、易成型等特點(diǎn)。 7．主要用途：餐具、磚瓦、化學(xué)儀器、電絕緣器、工藝 品等。,陶瓷已廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中，下列不屬于陶瓷制品的是 ( )。 A．電器中的絕緣瓷管 B．實(shí)驗(yàn)室中的坩堝 C．實(shí)驗(yàn)室中的試管 D．建筑上燒制的磚瓦 解析 實(shí)驗(yàn)室中的試管為玻璃制品，其余均為陶瓷制品。 答案 C 點(diǎn)評 可用以下方法區(qū)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)酒精燈加熱玻璃管后會(huì)變軟，而陶瓷不會(huì)變軟。(3)玻璃可以再加工，而陶瓷不能再加工。,【例2】?,陶瓷的發(fā)明是人類早期科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要的里程碑，現(xiàn)在，陶瓷已廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中。 (1)陶瓷不具有的性質(zhì)是________。 A．可導(dǎo)電 B．耐酸堿 C．抗氧化 D．耐高溫 (2)實(shí)驗(yàn)室中最常用的坩堝是________，熔融燒堿樣品做實(shí)驗(yàn)時(shí)一般選用________坩堝。 (3)在搪瓷和陶瓷器具表面的釉質(zhì)中含有極微量的Pb、Cd和Sb等有毒的金屬鹽類，為防止中毒，不能長期盛放下列物質(zhì)的是________。 A．食用植物油 B．醬油 C．食醋 D．酒,【體驗(yàn)2】?,解析 (1)陶瓷的主要特性有：抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等特點(diǎn)。 (2)實(shí)驗(yàn)室中最常用的坩堝是瓷坩堝，加熱時(shí)，NaOH能與瓷坩堝反應(yīng)，所以熔融燒堿時(shí)，一般用鐵坩堝。 (3)食醋的主要成分是醋酸，能溶解鉛、鎘等金屬造成重金屬離子中毒。 答案 (1)A (2)瓷坩堝 鐵 (3)C,1．主要原料：石灰石、黏土。 2．主要設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯。 3．生產(chǎn)過程：將原料以一定比例混合，磨細(xì)成生料，在 窯中燒至部分熔化、冷卻成塊狀熟料，再加入適量石 膏磨成細(xì)粉，即得普通水泥。 4．反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。 5．主要成分：硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣 (2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)。 6．重要性質(zhì)：水泥具有水硬性，而且在水中也可硬化。 儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)注意防水。,主要用途：制成水泥砂漿、混凝土等建筑材料。 注意：(1)石膏的作用：調(diào)節(jié)水泥硬化時(shí)間。 (2)水泥砂漿：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)水泥易被酸腐蝕。由于水泥的主要成分是硅酸鹽和鋁酸鹽，水泥中還含有少量的碳酸鹽，所以水泥和水泥制品均易被酸腐蝕。水泥制品也要防酸腐蝕。,7．,下列說法中正確的是 ( )。 A．生產(chǎn)水泥時(shí)，在熟料中加入適量的石膏可以調(diào)節(jié)水泥的 硬化速度 B．水泥在水中能硬化，但在空氣中不會(huì)硬化 C．水泥和水?dāng)嚢韬笊刹煌乃衔?，要吸收一定的熱?D．水泥是一種化合物 解析 水泥在空氣中也會(huì)逐漸硬化，因空氣中也有水蒸氣，B錯(cuò)；水泥和水?dāng)嚢韬笊傻牟⒎撬衔铮珻錯(cuò)；水泥是混合物，D錯(cuò)。 答案 A,【例3】?,下列不屬于普通水泥主要成分的是 ( )。 A．硅酸鈣 B．硅酸二鈣 C．硅酸三鈣 D．鋁酸三鈣 解析 普通水泥的主要成分是硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)。 答案 A,【體驗(yàn)3】?,(1)制作：從高純度的SiO2(或稱石英玻璃)熔融體中，抽出直徑為100 μm(1 μm＝10－6 m)的細(xì)絲，就得到石英玻璃纖維，又稱光導(dǎo)纖維，簡稱光纖，將許多根經(jīng)過技術(shù)處理的光纖繞在一起就得到光纜。 (2)光導(dǎo)纖維的優(yōu)良性能和重要用途 光纜的抗干擾性能好，通信質(zhì)量高，能防竊聽；光纜的質(zhì)量小而且細(xì)，耐腐蝕，鋪設(shè)也很方便。 利用光纜通信，能同時(shí)傳播大量信息。光導(dǎo)纖維除了可以用于通信外，還可以用于醫(yī)療、信息處理、傳能傳像、遙測遙控和照明等許多方面。,1．光導(dǎo)纖維,2．高溫結(jié)構(gòu)陶瓷 (2)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的優(yōu)點(diǎn)：耐高溫、不怕氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等。 (3)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用 用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制造發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度能穩(wěn)定在1 300 ℃左右，由于燃料充分燃燒而又不需要水冷卻，使熱效率大幅度提高。同時(shí)，用陶瓷材料做發(fā)動(dòng)機(jī)，還可減輕汽車的質(zhì)量。,有關(guān)材料用途的說法中不正確的是 ( )。 A．氧化鋁陶瓷可用作高壓鈉燈的燈管 B．氮化硅陶瓷可用作陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的材料 C．光導(dǎo)纖維可用作遙測遙控、照明等 D．氧化鋁陶瓷可用作半導(dǎo)體材料 解析 本題考查氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷等新型無機(jī)非金屬材料的知識。氧化鋁陶瓷屬于高溫?zé)Y(jié)陶瓷，它具有高熔點(diǎn)、高硬度等特性，可制成透明陶瓷，但不能作半導(dǎo)體材料；氮化硅陶瓷具有超硬度、耐磨損、抗冷熱沖擊而不破裂、耐高溫、不易傳熱、抗腐蝕、高溫時(shí)也抗氧化等特性，可用作陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)材料。光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力非常強(qiáng)，可用于醫(yī)療、信息處理、傳能傳像、遙測遙控、照明等。 答案 D,【例4】?,有關(guān)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和光導(dǎo)纖維的說法，正確的是 ( )。 A．高溫結(jié)構(gòu)陶瓷彌補(bǔ)了金屬材料的弱點(diǎn)，但是硬度卻遠(yuǎn) 遠(yuǎn)低于金屬材料 B．氮化硅陶瓷是一種重要的結(jié)構(gòu)材料，具有超硬性，它 不與任何無機(jī)酸反應(yīng) C．光導(dǎo)纖維是一種能高質(zhì)量傳導(dǎo)光的有機(jī)纖維 D．光導(dǎo)纖維的抗干擾性能好，不發(fā)生電輻射，通訊質(zhì)量 高，能防竊聽,【體驗(yàn)4】?,解析 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷克服了金屬材料的弱點(diǎn)，本身還具有很多優(yōu)點(diǎn)，如耐高溫、高硬度、不怕氧化等，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；氮化硅陶瓷是重要的結(jié)構(gòu)材料，有許多優(yōu)點(diǎn)，如耐腐蝕性較強(qiáng)，但卻可以跟氫氟酸反應(yīng)，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤；光導(dǎo)纖維是一種能高質(zhì)量傳導(dǎo)光的玻璃纖維，且抗干擾能力好，不發(fā)生電輻射，能防竊聽等，但不是有機(jī)纖維。 答案 D,變色玻璃內(nèi)部含有AgBr(或AgCl)和微量CuO，用變色玻璃制作窗玻璃，可使烈日下透過的光線變得柔和且有陰涼之感。變色玻璃也可用于制作太陽鏡片。變色玻璃的變色原理是什么？ __________________________________________________________________________________________________。 解析 在玻璃中加入適量的溴化銀和氧化銅的微小晶粒，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢灾瞥勺兩Ａ?。其變色原理?實(shí)驗(yàn)探究九 變色玻璃變色的原理,答案 含有AgBr(或AgCl)和微量CuO的玻璃是一種變色玻璃。當(dāng)受到太陽光或紫外線照射時(shí)，其中的AgBr發(fā)生分解，產(chǎn)生銀原子。當(dāng)銀原子聚集到一定數(shù)量時(shí)，射在玻璃上的光大部分被吸收，原來無色透明的玻璃這時(shí)就會(huì)變成灰黑色。當(dāng)把變色后的玻璃放到暗處時(shí)，在CuO的催化作用下，銀原子和溴原子又會(huì)結(jié)合成AgBr。于是，玻璃又會(huì)變成無色透明。這就是變色玻璃變色的基本原理。,