第三节　玻璃、陶瓷和水泥教学内容分析

第三节 玻璃、陶瓷和水泥教学设计

一、

玻璃

玻璃属于玻璃态物质，普通玻璃是无定型硅酸盐。

1、生产玻璃的主要原料

玻璃的种类很多，生产普通玻璃的主要原料是纯碱(Na2CO3)、石灰石(Ca2CO3)和石英(SiO2)。

2、生产玻璃的主要设备：玻璃熔炉

3、生产玻璃的生产过程：将原料按照一定比例粉碎后，放入玻璃熔炉中加强热，原料熔化后发生复杂的物理、化学变化。最后成型冷却。

4、生产玻璃的反应原理：复杂的物理、化学变化，主要反应是：

Na2CO3+SiO2高温Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2高温CaSiO3+CO2↑

5、玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(Na2O•Ca2O•6SiO2)。6、玻璃的主要性质

(1)物理性质：玻璃通常为表面光滑、致密、硬而脆的固体。玻璃没有一定的熔点，而是某个范围内逐渐软化，在高温时逐渐软化甚至变为液体，在软化状态时，可以被吹制成任何形状的制品。高温熔融的液态玻璃能抽成丝。玻璃不导电，导热性能差。

(2)化学性质：玻璃具有相对强的化学稳定性，强氧化剂、强酸、溶剂均不能与玻璃发生反应或物理溶解。在常温下玻璃易被氢氟酸腐蚀：4HF+SiO2=Na2SiO3+H2O；磨砂玻璃或玻璃粉末在常温下也较易被强碱腐蚀：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。

特别提醒：

★玻璃不是晶体，而是混合物；

★有机玻璃、水玻璃都不是玻璃。

★不能用玻璃塞的试剂瓶盛放强碱性试剂，因玻璃的主要成分有SiO2，当遇到强碱(如NaOH)时，生成Na2SiO3，使试剂瓶和瓶塞粘在一起，时间长了难打开。

★氢氟酸不能用玻璃试剂瓶装。

二、

陶瓷

陶瓷是人类第一次学会用黏土等天然物为原料，通过物理方法和化学反应制造出来的一种有用的人造材料。

1、制造陶瓷的主要原料：黏土；

2、手工制造陶瓷器的过程：混合—成型—干燥—烧结—冷却—陶器；

3、反应原理：复杂的物理、化学变化

4、陶瓷的性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型。

5、陶瓷的种类（根据原料、烧制温度划分）：土器、陶器、瓷器、炻器（介于陶器和瓷器之间的一种陶瓷制品。产品如砂锅、水缸和耐酸陶瓷等。）等。

6、主要用途：餐具、砖瓦、电绝缘瓷器、化学仪器、工艺品等。

三、

水泥

石灰石、黏土等原料在水泥回转窑中高温煅烧后粉碎研磨而成的硅酸盐材料。

1、主要原料：粘土和石灰石；辅助原料：石膏—作用是调节水泥硬化速度

2、主要设备：水泥回转窑

3、生产过程：生料研磨，高温煅烧得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸盐水泥 4、反应原理：复杂的物理、化学变化

5、主要成分：硅酸三钙(3CaO•SiO2)、硅酸二钙(2CaO•SiO2)、铝酸三钙(3CaO•Al2O3)等。6、主要性能：水硬性。

7、主要用途：建筑、修路。如：水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土。

8、主要性质：①水硬性：细粉状水泥与水掺合、静置后容易凝固变硬。此变化称为水泥的硬化；②吸水性：水泥的吸水能力很强，能吸收空气中的水分并与之发生化学反应。因此，水泥不能长期存放，即使短期存放也要注意防潮；③易被腐蚀：因其主要成分是硅酸盐、铝酸盐，也含有少量的碳酸盐，则水泥、水泥制品均易被酸腐蚀。

四、玻璃和陶瓷的新发展

1．光导纤维

(1)光导纤维简称光纤，是一种能高质量传导光的玻璃纤维。

(2)导光原理是利用光纤材料具有较大的折射率可在其中传导而很少损耗的性质。

(3)光导纤维的特点：传导光的能力非常强，信息量大，抗干扰性能好。不发生电辐射，防窃听，不怕腐蚀，铺设方便等。

(4)用途；光纤广泛用于通讯业、医疗，信息处理、传能传像、遥控、照明等。

光纤光缆与普通电缆的比较

光纤光缆

普通电缆

信息量大,每根光纤理论上可同时通过10亿路电话

原料来源广(石英玻璃),节约有色金属

质量小,每公里27g,不怕腐蚀,铺设方便

成本低,每公里1万元左右

性能好,抗电磁干扰保密性强,能防窃听,不发生电辐射

2.高温结构陶瓷

8管同轴电缆每条通话1800路

资源较少

每公里1.6 t 每公里20万元

(1)结构材料：是指利用强度、硬度、韧性等机械性能制成的各种材料，如金属单质及合金等。

(2)高温结构陶瓷的性能：高温结构陶瓷既具有传统意义上的陶瓷的优点，又弥补了金属材料的缺点，其特点是；能经受高温，耐氧化耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等。

(3)高温结构陶瓷的种类

①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。

②氮化硅陶瓷Ⅰ：具有硬度极高、耐磨损、抗腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、隔热、电绝缘等一系列优良性能。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。

Ⅱ：Si3N4制造方法

a.工业上多通过高纯度硅与纯氮气在1300℃条件下制得。

3Si+2N213000CSi3N4 b.SiO2在氮气中用碳还原氮化。

3SiO2+6C+2N213000CSi3N4+6CO c.化学气相沉积法(CVD)：在H2保护在，使SiCl4与N2反应生成的Si3N4沉积在石墨表面，形成一层致密的Si3N4层。

3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl ③碳化硼陶瓷：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。

◇易错点指引

易错点

普通玻璃、钢化玻璃、特种玻璃、有色玻璃

普通玻璃：以石灰石、纯碱、石英为原料

,在高温下反应后生成的CaSiO3、Na2SiO3及过量的SiO2熔化在一起得到的物质。

钢化玻璃：将普通玻璃放入电炉中

,加强热软化后

,急剧冷却而得到的物质

,就像钢淬火一样

,所以叫钢化玻璃

,它的成分和普通玻璃一样

,只是性能不同。

特种玻璃：如硼酸盐玻璃、铅玻璃等。若在制造普通玻璃的原料里加入硼砂就可得到硼酸盐玻璃

,它的膨胀系数小

,耐骤冷、骤热

,化学稳定性好

,耐酸碱腐蚀

,常用于制造高级化学仪器;若在制造普通玻璃的原料里加入PbO可制得铅玻璃

,它的折光率强

,常用于制造光学仪

器。

有色玻璃：原料中加入某些氧化物

,如氧化钴、氧化亚铜

,让其均匀分布在玻璃中

,可使玻璃分别呈现蓝色、红色。