功能各异的无机非金属材料2.ppt
丰富多彩的生活材料第二单元第二单元功能各异的无机非金属材料功能各异的无机非金属材料生活中的硅酸盐材料生活中的硅酸盐材料光导纤维和新型陶瓷材料光导纤维和新型陶瓷材料丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料n生活中的硅酸盐材料生活中的硅酸盐材料硅硅酸酸盐盐材材料料三、水泥三、水泥二、玻璃二、玻璃一、陶瓷一、陶瓷丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料复习：复习：1.陶瓷的主要原料、成分陶瓷的主要原料、成分 2.制玻璃的主要原料制玻璃的主要原料黏土、硅酸盐黏土、硅酸盐丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料玻璃玻璃原料原料主要设备主要设备反应原理反应原理主要成分主要成分 主要性质主要性质NaNa2 2SiOSiO3 3、CaSiOCaSiO3 3、SiOSiO2 2 纯碱、石灰石和石英纯碱、石灰石和石英玻璃熔炉玻璃熔炉复杂的物理化学变化，主要反应复杂的物理化学变化，主要反应玻璃态物质，没有固定的熔点玻璃态物质，没有固定的熔点 CaCO CaCO3 3+SiO+SiO2 2=CaSiO=CaSiO3 3+CO+CO2 2高高温温NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2=Na=Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 高高温温丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料n普通玻璃的性质特性是普通玻璃的性质特性是nA A、是一种纯净物，有固定的熔点、是一种纯净物，有固定的熔点nB B、是一种坚硬物质，在一定范围内不、是一种坚硬物质，在一定范围内不能熔化能熔化nC C、是一种晶体、是一种晶体nD D、不是晶体，是玻璃态物质，没有固、不是晶体，是玻璃态物质，没有固定的熔点定的熔点n答案：答案：D D丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料第二单元第二单元 功能各异的无机非金属材料功能各异的无机非金属材料丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料第二单元第二单元 功能各异的无机非金属材料功能各异的无机非金属材料n生活中的硅酸盐材料生活中的硅酸盐材料1949199819491998年我国水泥产量示意图年我国水泥产量示意图6420产量产量/亿吨亿吨1949 1979 1985 1998 时间时间/年年0.00660.65421.465.363 3、硅酸盐水泥、硅酸盐水泥丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料（1 1）、）、生产原料生产原料：石灰石，黏土，（石灰石，黏土，（石膏石膏）（2 2）主要成分主要成分n硅酸三钙硅酸三钙 3CaO3CaOSiOSiO2 2n硅酸二钙硅酸二钙 2CaO2CaOSiOSiO2 2n铝酸三钙铝酸三钙 3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料n(3)(3)生产原理及过程生产原理及过程 :nA A、原理、原理：发生复杂的物理化学反应：发生复杂的物理化学反应nB B、生产过程、生产过程：n石灰石、黏土石灰石、黏土 粉碎，调和粉碎，调和 高温煅烧高温煅烧 n 磨碎磨碎 水泥水泥n n 石膏石膏(调节水泥的硬化速度调节水泥的硬化速度)P97P97检索咨询检索咨询丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料 炼钢厂排出的炉渣主要含有哪些成分炼钢厂排出的炉渣主要含有哪些成分?为为什么在炼钢厂附近常建有水泥厂什么在炼钢厂附近常建有水泥厂?请从资源充请从资源充分利用的角度谈谈这样布局的好处。分利用的角度谈谈这样布局的好处。炼钢厂排出的炉渣含有多种化学成分，其炼钢厂排出的炉渣含有多种化学成分，其中以中以氧化钙、二氧化硅、硅酸钙为主氧化钙、二氧化硅、硅酸钙为主，氧化钙，氧化钙含量一般都在含量一般都在5050以上。这些都可用作水泥的以上。这些都可用作水泥的生产原料，生产生产原料，生产矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥，同时还可以，同时还可以利用产生的粉煤灰生产利用产生的粉煤灰生产粉煤灰水泥粉煤灰水泥。因此，为。因此，为了提高原料的利用率，实现绿色工业的目标，了提高原料的利用率，实现绿色工业的目标，创造更多的效益，通常可在炼钢厂周围建水泥创造更多的效益，通常可在炼钢厂周围建水泥厂以便合理利用炼钢炉渣。厂以便合理利用炼钢炉渣。丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料n(4)(4)水泥的特殊水泥的特殊性质性质:水硬性水硬性（水泥不（水泥不宜久放，易受潮结块）宜久放，易受潮结块）n(5)(5)硅酸盐水泥的硅酸盐水泥的种类种类n白水泥、快干水泥、白水泥、快干水泥、彩色水泥彩色水泥（6 6）水泥的）水泥的强度强度等级等级 （42.542.5、52.552.5、62.562.5）n等级越高，水泥的性能等级越高，水泥的性能越好越好P98P98生活向导生活向导 水泥不易久存水泥不易久存丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料几个概念：几个概念：水泥砂浆水泥砂浆 混凝土混凝土 钢筋混凝土钢筋混凝土 水泥、沙子和水的混合物水泥、沙子和水的混合物水泥水泥、沙子沙子、碎石和水的混合物碎石和水的混合物水泥、沙子、碎石和水按一定水泥、沙子、碎石和水按一定比例混合，以钢筋作结构，硬化后比例混合，以钢筋作结构，硬化后形成结构坚固的钢筋混凝土。形成结构坚固的钢筋混凝土。（7 7）钢筋混凝土）钢筋混凝土丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料3 3、硅酸盐水泥、硅酸盐水泥主要原料主要原料主要设备主要设备反应条件反应条件反应原理反应原理主要成分主要成分主要性质主要性质用用 途途粘土粘土,石灰石石灰石(适量石膏适量石膏)水泥回转窑水泥回转窑高温高温复杂的物理、复杂的物理、化学变化化学变化硅酸三钙：硅酸三钙：3CaO3CaOSiOSiO2 2 硅酸二钙：硅酸二钙：2CaO2CaOSiOSiO2 2铝酸三钙：铝酸三钙：3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3水硬性水硬性建筑、修路建筑、修路丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料 练习与实践练习与实践 1 1、下列各物质的主要成分都为硅酸盐的是、下列各物质的主要成分都为硅酸盐的是nA A、石英玻璃、石英玻璃 B B、普通玻璃、普通玻璃nC C、陶、瓷器、陶、瓷器 D D、地壳和半导体、地壳和半导体n 答案答案 B B、C Cn2 2、石灰石在自然界中储量丰富，是许多工、石灰石在自然界中储量丰富，是许多工业的重要原料，但制取下列物质不需要石业的重要原料，但制取下列物质不需要石灰石的是灰石的是nA A、制玻璃、制玻璃 B B、制陶瓷、制陶瓷nC C、制水泥、制水泥 D D、制漂白精、制漂白精n 答案：答案：B B丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料二、光导纤维和新型陶瓷材料二、光导纤维和新型陶瓷材料n1.1.光导纤维光导纤维主要成份：二氧化硅主要成份：二氧化硅丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料光纤光缆与普通电缆的比较光纤光缆与普通电缆的比较光纤光缆 普通电缆 每根光缆可同时通过10亿路电话 8管同轴电缆，每条通话1800路 原料来源广 资源较少 质量轻，不怕腐蚀，铺设方便 质量大，怕腐蚀 抗电磁干扰，保密性好，不发生电辐射 不抗电磁干扰，发生电辐射 丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料光导纤维原理示意图光导纤维原理示意图丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料n（1 1）制取：）制取：n 13001300nSiClSiCl4 4(g)+O(g)+O2 2(g)=SiO(g)=SiO2 2(s)+2Cl(s)+2Cl2 2(g)(g)(2)(2)性能及用途性能及用途性能性能：通信的容量大，传输的速度快，：通信的容量大，传输的速度快，性能好，抗电磁干扰、保密性强。性能好，抗电磁干扰、保密性强。用途用途：光纤通信、传输激光、制造传感光纤通信、传输激光、制造传感器等。器等。可节约金属，生产可节约金属，生产1Km1Km长的光缆只长的光缆只需要几克超纯石英玻璃，可节约铜需要几克超纯石英玻璃，可节约铜1.1t.1.1t.2 2新型陶瓷新型陶瓷结构陶瓷（工程陶瓷）结构陶瓷（工程陶瓷）功能陶瓷功能陶瓷结构陶瓷制品结构陶瓷制品生物陶瓷制品生物陶瓷制品丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷A A、结构陶瓷（工程陶瓷）、结构陶瓷（工程陶瓷）2 2、新型陶瓷材料、新型陶瓷材料具有机械功能、热功能和部分化学功能具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷，如纳米陶瓷。的陶瓷，如纳米陶瓷。陶瓷发动机陶瓷发动机 以氮化硅为材料的陶瓷发动机，以氮化硅为材料的陶瓷发动机，发动机的工作温度能稳定在发动机的工作温度能稳定在13001300度左右，由于燃料充分燃烧而又度左右，由于燃料充分燃烧而又不需要水冷却，使热效率大幅度不需要水冷却，使热效率大幅度提高。这种陶瓷发动机能够节约提高。这种陶瓷发动机能够节约2020至至3030燃料，具有燃料，具有重量轻、重量轻、无需润滑和冷却无需润滑和冷却等优点！等优点！此外，还有氧化铝、碳化硅此外，还有氧化铝、碳化硅和二氧化锆等高温结构陶瓷。和二氧化锆等高温结构陶瓷。丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料高温结构陶瓷高温结构陶瓷高高压压钠钠灯灯透明陶瓷透明陶瓷丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料透明陶瓷和纳米陶瓷透明陶瓷和纳米陶瓷 一般陶瓷因为内部有杂质和气孔一般陶瓷因为内部有杂质和气孔而不透明。用高纯度的原料可获得透而不透明。用高纯度的原料可获得透明陶瓷。这些透明陶瓷不仅光学性能明陶瓷。这些透明陶瓷不仅光学性能优异，而且耐高温，熔点一般都在优异，而且耐高温，熔点一般都在2 0002 000以上。透明陶瓷的透明度、强以上。透明陶瓷的透明度、强度、硬度都高于普通玻璃。用透明陶度、硬度都高于普通玻璃。用透明陶瓷制造高压钠灯，发光效率比高压汞瓷制造高压钠灯，发光效率比高压汞灯高一倍，使用寿命可达灯高一倍，使用寿命可达2 2万小时。万小时。人们把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级，便得到了人们把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级，便得到了纳米陶瓷。纳米陶瓷成功地解决了陶瓷易碎的问题。纳米陶瓷。纳米陶瓷成功地解决了陶瓷易碎的问题。纳米陶瓷还具有延展性，如室温下合成的纳米陶瓷还具有延展性，如室温下合成的Ti0Ti02 2陶瓷可以弯曲，塑性、韧性好。陶瓷可以弯曲，塑性、韧性好。纳纳米米氧氧化化锆锆陶陶瓷瓷颗颗粒粒丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料B B、功能陶瓷、功能陶瓷n性能：具有电、光、磁、化学和生物性能：具有电、光、磁、化学和生物的功能，且有相互转换功能的陶瓷的功能，且有相互转换功能的陶瓷.如如生物陶瓷具有良好的生物兼容性，对生物陶瓷具有良好的生物兼容性，对肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血反应，对人体无害，反应，对人体无害，n用途：可用于人体器官和组织的修复用途：可用于人体器官和组织的修复和再造。和再造。丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料n1 1、氮化硅陶瓷是一种高温陶瓷材料，它、氮化硅陶瓷是一种高温陶瓷材料，它的硬度、熔点高、化学性质稳定。工业上的硬度、熔点高、化学性质稳定。工业上用高纯硅与纯氮在用高纯硅与纯氮在13001300下反应获得。下反应获得。n（1 1）.画出画出N N原子的原子示意图原子的原子示意图_,_,n写出写出氮化硅的化学式氮化硅的化学式 _._.n(2).(2).氮化硅陶瓷抗腐蚀能力很强氮化硅陶瓷抗腐蚀能力很强,除氢氟除氢氟酸外酸外,它不与其他无机酸反应，请写出氮它不与其他无机酸反应，请写出氮化硅陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式化硅陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式_ _ n _._.练习与实践练习与实践 nSi3N4nSi3N4+12HF =3SiF4+4NH3 丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料n(3)(3)用四氯化硅和氮气在氢气气氛的保用四氯化硅和氮气在氢气气氛的保护下护下,加强热发生反应可获得高纯度的加强热发生反应可获得高纯度的氮化硅氮化硅,写出化学方程式写出化学方程式_._.3SiCl4+2N2+6H2 =Si3N4+12HCl丰丰富富多多彩彩的的生生活活材材料料水泥回转窑水泥回转窑
