3第三节玻璃、陶瓷和水泥.ppt

学习目标学习目标: :1 1、了解硅酸盐工业及一些产品、了解硅酸盐工业及一些产品2 2、对化学与生产、生活实际的联系有进一步、对化学与生产、生活实际的联系有进一步 的认识的认识学习重点：学习重点：1 1、生产水泥、玻璃、陶瓷的原理和主要原料、生产水泥、玻璃、陶瓷的原理和主要原料2 2、水泥、玻璃和陶瓷的组成、性质和用途、水泥、玻璃和陶瓷的组成、性质和用途第三节第三节 玻璃、陶瓷和水泥玻璃、陶瓷和水泥第三章 探索生活材料 以含硅物质为原料，经加工制以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品的工业称为得硅酸盐产品的工业称为硅酸盐硅酸盐工业工业。 如制造如制造玻璃玻璃、陶瓷、水泥、陶瓷、水泥等等产品的工业都属硅酸盐工业。产品的工业都属硅酸盐工业。一、玻一、玻 璃璃讨论:同学们在日常生活中接触过哪些玻璃制品?实验室玻璃仪器实验室玻璃仪器思考讨论：思考讨论：1 1、制造玻璃的主要原料是什么？制造玻璃的主要原料是什么？2 2、玻璃窖玻璃窖中主要发生了哪些反应？中主要发生了哪些反应？3 3、玻璃的主要成分是什么？玻璃的主要成分是什么？4 4、玻璃为什么可以被人工吹成不同、玻璃为什么可以被人工吹成不同形状的制品？形状的制品？一、玻一、玻 璃璃1 1、原、原 料料：纯碱、石灰石和石英纯碱、石灰石和石英 NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2= Na= Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2= CaSiO= CaSiO3 3+CO+CO2 2 2 2、反应原理：、反应原理： 复杂的物理、化学变化，主要反应：复杂的物理、化学变化，主要反应：高温高温高温高温3 3、主要成分：、主要成分：硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅4 4、玻璃没有一定的、玻璃没有一定的熔点熔点，而是，而是在某个范围内在某个范围内逐渐软化逐渐软化，在软，在软化状态时，可以被吹成任何形化状态时，可以被吹成任何形状的制品状的制品一、玻一、玻 璃璃玻璃玻璃没有固没有固定的熔定的熔点。点。 没有一定没有一定的熔点而在某一的熔点而在某一温度范围内逐渐温度范围内逐渐软化的物质。软化的物质。（介于晶体与非介于晶体与非晶体之间晶体之间。）。）实例实例特性特性定义定义玻璃态物质玻璃态物质讨论：这四幅图中的几种玻璃是如何制造这四幅图中的几种玻璃是如何制造的？各有什么特性和用途？的？各有什么特性和用途？几种特殊玻璃：几种特殊玻璃：硼硅酸盐玻璃：硼硅酸盐玻璃：膨胀系数小、化学稳定性好，更耐高温膨胀系数小、化学稳定性好，更耐高温和耐化学腐蚀和耐化学腐蚀 用途用途: : 高级化学仪器高级化学仪器光学玻璃光学玻璃：透光性能好、折光率高透光性能好、折光率高用途：用途：眼镜片、照相机、望远镜和显微镜眼镜片、照相机、望远镜和显微镜中的透镜等光学仪器中的透镜等光学仪器 玻玻 璃璃加入加入B BO O 加入加入PbOPbO蓝色蓝色(Co(Co2 2O O3 3) )红色红色 (Cu(Cu2 2O) O) 淡绿色淡绿色 ( (FeOFeO) )几种特殊玻璃：几种特殊玻璃：彩色玻璃：彩色玻璃：金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现特征颜色。里，使玻璃呈现特征颜色。 玻璃在钢化炉里加玻璃在钢化炉里加热软化，再急速冷却得热软化，再急速冷却得钢化玻璃。钢化玻璃。钢化玻璃钢化玻璃： 玻玻 璃璃 光CuO2AgBr 2Ag+Br2见P55资料卡片：二、玻璃的新发展二、玻璃的新发展1.1.光导纤维（光纤）光导纤维（光纤） 是从高纯度的石英玻璃熔融体中，拉出是从高纯度的石英玻璃熔融体中，拉出直径约直径约100100微米的细丝。微米的细丝。 玻璃的新发展玻璃的新发展光导纤维的应用：光导纤维的应用： 除了用于通信外，还用除了用于通信外，还用于医疗、信息处理、传能传像、于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控和照明等许多方面。遥测遥控和照明等许多方面。光学纤维胃镜光学纤维胃镜现代通信用光缆光导纤维手术头灯光导纤维手术头灯用光导纤维做手术不用开刀用光导纤维做手术不用开刀反馈练习：反馈练习：2.下列关于玻璃的叙述正确的是（ ）A.制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英B.普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅C.玻璃是几种成分熔化在一起的晶体D.玻璃是硅酸钠盐，有一定的熔点AB1.普通玻璃是 （混合物、纯净物） 玻璃可在一定温度范围内软化，制成工艺品等。这是因为玻璃是一种 物质，没有固定的 。混合物混合物玻璃态玻璃态熔点熔点3.工业上制造一般的光学玻璃用到的原料是（ ）A、硼砂、烧碱、氧化铜、石英砂B、纯碱、黏土、石英、氧化铜C、氧化铅、纯碱、石灰石、石英D、石灰石、纯碱、黏土、硼砂 C3.与普通玻璃具有相同组成的（ ）A、光学玻璃 B、有色玻璃C、钢化玻璃 D、有机玻璃C1. 1. 玻璃的性能和用途是由什么决定的？如何玻璃的性能和用途是由什么决定的？如何减少和利用玻璃垃圾？减少和利用玻璃垃圾？(1)(1)由玻璃的成分决定的。由玻璃的成分决定的。(2)(2)尽可能回收玻璃瓶，其中一部分可重新制造玻尽可能回收玻璃瓶，其中一部分可重新制造玻璃制品，一部分经消毒可再利用。璃制品，一部分经消毒可再利用。2 2、什么叫硅酸盐工业？试举出三种、什么叫硅酸盐工业？试举出三种 硅酸盐工业产品。硅酸盐工业产品。 是以含硅物质为主要原料经加热制成硅是以含硅物质为主要原料经加热制成硅酸盐材料的制造工业叫硅酸盐工业。如制造水酸盐材料的制造工业叫硅酸盐工业。如制造水泥、玻璃、陶瓷等。泥、玻璃、陶瓷等。 4 4、制造玻璃的主要设备是什么？、制造玻璃的主要设备是什么？ 反应条件是什么？反应条件是什么？3 3、制造玻璃的主要原料是什么？、制造玻璃的主要原料是什么？ 纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英 玻璃窑（玻璃熔炉）；反应条件是高温玻璃窑（玻璃熔炉）；反应条件是高温 普通玻璃、石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃、普通玻璃、石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃、 玻璃纤维、有色玻璃等玻璃纤维、有色玻璃等 蓝色：蓝色：CoCo2 2O O3 3（氧化钴）；（氧化钴）； 红色：红色：CuCu2 2O O（氧化亚铜）；（氧化亚铜）； 淡绿色是因混有二价铁离子淡绿色是因混有二价铁离子 硅酸钠（硅酸钠（NaNa2 2SiOSiO3 3）、硅酸钙（）、硅酸钙（CaSiOCaSiO3 3）、）、 二氧化硅（二氧化硅（SiOSiO2 2） 7 7、玻璃的种类很多，试举出五种玻璃名称玻璃的种类很多，试举出五种玻璃名称5 5、玻璃的主要成分是什么？玻璃的主要成分是什么？6 6、制造玻璃过程中，加入什么物质后、制造玻璃过程中，加入什么物质后 玻璃呈蓝色？加入什么呈红色？玻璃呈蓝色？加入什么呈红色？ 普通普通扑通玻璃呈绿色是因为混有什么？扑通玻璃呈绿色是因为混有什么？二、陶瓷二、陶瓷讨论:同学们在日常生活中接触过哪些陶瓷制品?陶瓷工业陶瓷工业澳门博物馆中佛山石湾瓷器澳门博物馆中佛山石湾瓷器第七届亚洲艺术节中展示的石湾陶艺第七届亚洲艺术节中展示的石湾陶艺二、陶二、陶 瓷瓷1 1、原、原 料料：2 2、生产过程：、生产过程：3 3、反应条件：、反应条件：高温高温混合成型干燥烧结冷却陶瓷器黏土（黏土（AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O）5 5、主要性能：、主要性能：抗氧化、抗酸碱、耐高温、绝缘、易成型等4 4、种类：、种类：土器、陶器、瓷器等设问：设问：1、我国最为著名的陶器、瓷器产地在什么地方？、我国最为著名的陶器、瓷器产地在什么地方？（答案：陶都（答案：陶都江苏宜兴江苏宜兴 瓷都瓷都江西景德镇）江西景德镇） 2、对于一般烧制的陶瓷制品，有什么共同的缺陷呢？、对于一般烧制的陶瓷制品，有什么共同的缺陷呢？怎样弥补？怎样弥补？表面比较粗糙，而且有不同程度的渗透性。表面比较粗糙，而且有不同程度的渗透性。烧制前在坯体表面涂上一层釉，使成品光滑，不渗水。烧制前在坯体表面涂上一层釉，使成品光滑，不渗水。4 4、手工制造陶瓷的生产过程是、手工制造陶瓷的生产过程是怎样的怎样的? ?（步骤）（步骤）3 3、制造陶瓷的主要原料是什么？、制造陶瓷的主要原料是什么？ 粘土粘土 1 1、混合；、混合；2 2、成型；、成型；3 3、干燥；、干燥；4 4、烧结；、烧结；5 5、冷却；、冷却；6 6、陶瓷器、陶瓷器5、在普通釉料中加入不同的金属元素，烧制时的空气用量不同，都会影响彩釉的颜色，这对你有什么启示？启示：1、在普通釉料中加入不同的金属元素，烧制时生成不同的金属氧化物，不同金属氧化物的颜色不同；2、烧制时空气用量不同，得到金属离子的氧化态不同，颜色也不同高温结构陶瓷高温结构陶瓷思考：思考： 1、假如一辆普通的汽车在沙漠里行驶，在汽车、假如一辆普通的汽车在沙漠里行驶，在汽车零件不坏的情况下，最怕遇到的问题是什么零件不坏的情况下，最怕遇到的问题是什么?（答案：缺水）（答案：缺水） 2、汽车行驶时，为什么经常要加水、汽车行驶时，为什么经常要加水?（答案：为了散热，因为汽车的发动机多是由金（答案：为了散热，因为汽车的发动机多是由金属制作，它们在高温时容易损坏，必须用水来冷属制作，它们在高温时容易损坏，必须用水来冷却。）却。）陶瓷发动机陶瓷发动机氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷设问：设问： 既然陶瓷发动机能克服传统发动机的缺点，请大家预既然陶瓷发动机能克服传统发动机的缺点，请大家预测氮化硅的性质。测氮化硅的性质。（答案：应该是耐高温、抗氧化、耐腐蚀。）（答案：应该是耐高温、抗氧化、耐腐蚀。）氮化硅陶瓷硬度大，本身具有润滑性，耐磨损，抗腐氮化硅陶瓷硬度大，本身具有润滑性，耐磨损，抗腐蚀，抗氧化，能抵抗冷热冲击，可用来制造轴承、汽轮蚀，抗氧化，能抵抗冷热冲击，可用来制造轴承、汽轮机叶片、永久性模具、机械密封环等机械构件，还可以机叶片、永久性模具、机械密封环等机械构件，还可以用来制柴油机。用来制柴油机。 新型结构陶瓷新型结构陶瓷除氮化硅陶瓷外除氮化硅陶瓷外，还有很多品种，如，还有很多品种，如碳化硼陶瓷、二氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、钠米陶瓷碳化硼陶瓷、二氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、钠米陶瓷等等等，它们广泛应用在工农业生产、原子能工业、宇航事等，它们广泛应用在工农业生产、原子能工业、宇航事业等方面。业等方面。主要主要原料原料主要主要设备设备 反应反应条件条件 主要成分主要成分 主要主要性能性能普普通通水水泥泥 第三部分、水泥第三部分、水泥粘土和粘土和石灰石，石灰石，加适量加适量石膏石膏水泥水泥回转回转窑窑高温高温 硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙水水硬硬性性水硬性：将水泥与水掺和、搅拌并经静置后很容易凝固变硬，这叫做水泥的水硬性加石膏磨细加石膏磨细烧结烧结 煅烧煅烧 预热预热高温高温水泥回转窑示意图水泥回转窑示意图硅酸二钙硅酸二钙(2CaO(2CaOSiOSiO2 2 ) ) 硅酸三钙硅酸三钙(3CaO(3CaOSiOSiO2 2) )铝酸三钙铝酸三钙(3CaO(3CaOAlAl2 2O O3 3) )铁铁铝酸钙铝酸钙(4CaO(4CaOAlAl2 2O O3 3 FeFe2 2O O3 3) ) 生产原料生产原料主要成分主要成分2、制造水泥的主要设备是什么？、制造水泥的主要设备是什么？反应的条件是什么？反应的条件是什么？1、制造水泥的主要原料是什么？、制造水泥的主要原料是什么？制造水泥的主要原料是粘土和制造水泥的主要原料是粘土和石灰石，加适量石膏石灰石，加适量石膏水泥回转窑；反应条件是高温水泥回转窑；反应条件是高温 是水泥、沙子和碎石的混合物是水泥、沙子和碎石的混合物5、什么叫混凝土？、什么叫混凝土？4、普通水泥有何优良特性？、普通水泥有何优良特性？什么叫水泥砂浆？什么叫水泥砂浆？普通水泥有水硬性；水泥、沙子和水的混合物普通水泥有水硬性；水泥、沙子和水的混合物3、普通水泥的主要成分是什么？、普通水泥的主要成分是什么？写出其化学式写出其化学式硅酸二钙硅酸二钙(2CaOSiO2)硅酸三钙硅酸三钙(3CaOSiO2)铝酸三钙铝酸三钙(3CaOAl2O3)6、水泥的性能是如何表示的？用强度等级来表示水泥的不同性能。常用的硅酸盐水泥分为42.5、52.5、62.5三个等级。等级越高，表示水泥的性能越好7、原料中的石膏的作用是什么？延缓水泥的硬化硬化：水泥配上适当分量的水后，调和成浆，经过相当长时间，凝结成块，最后成为坚硬如石的物体中国水泥工业明天更美好中国水泥工业明天更美好抚今追昔，我国水泥工业在过去的岁月里经历了曲折而抚今追昔，我国水泥工业在过去的岁月里经历了曲折而又辉煌的发展历程。又辉煌的发展历程。18921892年，启新水泥厂在唐山建立，拉开了我国水泥工业年，启新水泥厂在唐山建立，拉开了我国水泥工业发展的序幕。但由于战乱不断和外来侵略，到发展的序幕。但由于战乱不断和外来侵略，到19491949年新年新中国成立时，我国水泥生产技术仍非常落后中国成立时，我国水泥生产技术仍非常落后 2020世纪世纪50506060年代，我国水泥工业的发展取得长足进步。年代，我国水泥工业的发展取得长足进步。 2020世纪世纪70708080年代，尤其是改革开放以来，国民经济的年代，尤其是改革开放以来，国民经济的稳步高速发展带动了我国水泥工业技术的快速进步和水泥稳步高速发展带动了我国水泥工业技术的快速进步和水泥产量的迅猛增长。产量的迅猛增长。19851985年产量达年产量达1.461.46亿吨，居世界第一亿吨，居世界第一 。目前，我国水泥工业正沿着国际水泥工业的发展趋势是以目前，我国水泥工业正沿着国际水泥工业的发展趋势是以节能、降耗、环保、提高水泥质量和提高劳动生产率为中节能、降耗、环保、提高水泥质量和提高劳动生产率为中心，走可持续发展的道路。心，走可持续发展的道路。在多年使用的厨房里，久在多年使用的厨房里，久未更换的玻璃往往失去光未更换的玻璃往往失去光泽，严重的还会形成白色泽，严重的还会形成白色斑点，这种现象叫做碱析，斑点，这种现象叫做碱析，产生碱析的化学原因是什产生碱析的化学原因是什么呢？么呢？1 1、下列物质有固定熔点的是：、下列物质有固定熔点的是：A A、钢化玻璃、钢化玻璃 B B、水泥、水泥C C、碳酸钠、碳酸钠 D D、水玻璃、水玻璃2 2、在制取水泥、玻璃的生产中，、在制取水泥、玻璃的生产中，共同使用的原料是共同使用的原料是A A、纯碱、纯碱 B B、石灰石、石灰石C C、石英、石英 D D、焦碳、焦碳3 3、熔融烧碱应选用的器皿是、熔融烧碱应选用的器皿是A A、石英坩埚、石英坩埚 B B、普通玻璃坩埚、普通玻璃坩埚C C、生铁坩埚、生铁坩埚 D D、陶瓷坩埚、陶瓷坩埚4 4、某型号水泥主要成分为、某型号水泥主要成分为CaCa2 2SiOSiOx x 、CaCa3 3SiOSiOy y 、 CaCa3 3AlAl2O Oz z ， 则：则：X= X= y= y= z= z= 制取该水泥所用的原料是制取该水泥所用的原料是5 5、普通玻璃中、普通玻璃中NaNa2 2SiOSiO3 3 : CaSiO: CaSiO3 3 : SiO : SiO2 2 =1:1:4 =1:1:4（物质的量之比）（物质的量之比）以氧化物的形式表示玻璃的组成。以氧化物的形式表示玻璃的组成。 Na2O : CaO: SiO2 =1 : 1 : 6（物质的量之比）（物质的量之比）6 6、过量的泥沙、纯碱和生石灰熔化后、过量的泥沙、纯碱和生石灰熔化后生成（生成（ ） 水泥水泥 玻璃玻璃 瓷器瓷器 混凝土混凝土 一种硅酸盐产品一种硅酸盐产品 7 7、下列变化过程一定不含化学变化、下列变化过程一定不含化学变化的是的是A A、石灰沙浆固化、石灰沙浆固化 B B、二氧化硅熔化、二氧化硅熔化C C、结晶碳酸钠风化、结晶碳酸钠风化 D D、水泥沙浆固化、水泥沙浆固化 8 8、下列说法正确的是、下列说法正确的是A A、玻璃是一种晶体、玻璃是一种晶体B B、水玻璃在空气中能变浑浊，水泥无论、水玻璃在空气中能变浑浊，水泥无论在空气中还是水中都能硬化在空气中还是水中都能硬化C C、制备光导纤维的重要原料是玻璃、制备光导纤维的重要原料是玻璃D D、水泥工业中最重要的设备是高炉、水泥工业中最重要的设备是高炉E E、高温结构陶瓷具有熔点高、硬度大、高温结构陶瓷具有熔点高、硬度大、密度小的特点密度小的特点