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(wú),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(guò)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(lèi) 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(guò)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(guò)程中要注意防水、防潮。,【慎思4】,【慎思5】,1.玻璃的種類(lèi)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(shuō)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(lèi)角度看,玻璃屬于混合物,因此玻璃沒(méi)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(mén)窗玻璃和玻璃幕墻。 玻璃的種類(lèi)及性能 玻璃的種類(lèi)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(méi)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(guò)程:混合、成型、干燥、燒結(jié)、冷卻。 4.陶瓷種類(lèi):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(shuō)明 我國(guó)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(píng) 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(lèi)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(lèi),為防止中毒,不能長(zhǎng)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(guò)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(shuō)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)嚢韬笊刹煌乃衔铮找欢ǖ臒崃?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(chēng)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(chēng)光導(dǎo)纖維,簡(jiǎn)稱(chēng)光纖,將許多根經(jīng)過(guò)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(tīng);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(cè)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(chē)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(chē)的質(zhì)量。,有關(guān)材料用途的說(shuō)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(cè)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(wú)機(jī)非金屬材料的知識(shí)。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(cè)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(shuō)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(wú)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(tīng),【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(tīng)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(guò)的光線(xiàn)變得柔和且有陰涼之感。變色玻璃也可用于制作太陽(yáng)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(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢灾瞥勺兩AАF渥兩恚?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(yáng)光或紫外線(xiàn)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(lái)無(wú)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(wú)色透明。這就是變色玻璃變色的基本原理。,- 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