第三节　玻璃、陶瓷和水泥教案评析

第三节玻璃、陶瓷和水泥

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知识梳理

1.玻璃

（1）在玻璃的生产过程中加入不同的物质，以调整玻璃的_______________，可以制得具有不同__________________和___________________的玻璃。如提高___________________的含量或加入_____________________能提高玻璃的化学____________________和降低它的______________系数，从而使其更_______________________和抗_______________________腐蚀，可制造高级的__________________容器；加入_____________________后制得的光学玻璃折光率高，可用来制造_____________、________________、__________________和_________________中的透镜等；加入某些金属氧化物，可制成___________________玻璃，如加入氧化钴（化学式为_______________），玻璃呈______________色，加入氧化亚铜（化学式为__________），玻璃呈________色。我们看到的普通玻璃，一般都呈色，这是因为原料中混有___________。

（2）对玻璃进行各种_____________处理（如____________处理和__________处理等），也可以大大扩展它的_____________________。如把普通玻璃放入___________________内加热，接近软化温度时，快速取出用___________________急吹，即制得__________________，它的机械强度比普通玻璃大___________倍，抗_________________、不易_______________；即使破碎也没有______________，不易伤人，常用于制造汽车或火车的______________等。

2.陶瓷

（1）陶器的发明是人类早期科学技术发展史上的一个重要的______________________，是人类第一次学会用_________________等天然物为原料，通过____________和___________制造出来的一种有用的__________________材料。我国是陶瓷的_______________________，陶都______________的__________________和瓷都的______________________，在世界上享有盛誉，____________________成了中华民族文化的象征之一。

（2）陶瓷具有抗__________________，抗_______________腐蚀，耐_________________、_______________，易___________________等许多优点，所以出土的古代_______________，历经数千年仍保持其本色，成为人们欣赏的__________________，还对研究______________有很大的帮助。如今，陶瓷仍广泛应用于_____________________和__________________中。如日常生活中的部分__________________、电器中的_____________________、化学实验室中的______________和______________等都是陶瓷制品。一些新型陶瓷具有耐___________、耐______________的特点，可以代替_________________使用。

3.水泥

普通水泥的主要成分是__________________________________。普通水泥中加入适量石膏的目的是____________________________________________________________________。

水泥硬化的过程是__________________________________________________________。水泥在储存和运输过程中应注意__________________________________________________。

4.玻璃和陶瓷的新发展

近年来，为适应科技发展而研制出许多____________________________。它们在信息科学、________________、生物工程和超导等领域得到了_________________，它们的化学组成已超出了_____________________的范围。

（1）光导纤维

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图3-4信息高速公路的骨架——石英光导纤维

图3-4是我们日常生活中常用的光导纤维，它的制取过程是_______________________。光导纤维是比较好的通信材料，因为_______________________________________________。

（2）高温结构陶瓷

随着科学技术的发展，人们研制出了许多具有_______________________________的陶瓷，如_______________________、高温结构陶瓷、_______________________和超导陶瓷等。使用陶瓷的用途不断______________________________。

疑难突破

1.常见玻璃的特性及用途有哪些？

剖析：常见玻璃的特性及用途见下表：

玻璃名称

普通玻璃

石英玻璃

光学玻璃

钢化玻璃

特性

一般在较低温度下易熔化等

膨胀系数小，耐酸、碱，强度大，滤光

透光性能好，有折光和色散性

耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂

用途

制造门窗、镜子、杯子等

化学仪器、高压水银灯的灯壳等

眼镜片，显微镜的透镜等光学仪器

运动器材，微波通信器材，汽车、火车窗玻璃

2.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，这是为什么？

剖析：陶瓷烧制时发生了复杂的化学反应。一方面，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（组成不同），不同的金属氧化物颜色不同；另一方面，烧制时空气用量不同（反应条件不同），得到金属离子的氧化态不同，因此颜色也不同。

另外，事物在发展变化的过程中，量变可以直接导致质变。

问题探究

问题：请探究水泥的硬化条件。

探究：将少量普通硅酸盐水泥与适量水泥混合，调和成浆，放置一段时间后，观察现象。

a.操作步骤：①将无色透明的塑料瓶（250 mL）距底部约1处剪下，保留下面的部分待4用，②向其中加入少量普通硅酸盐水泥，③加入适量水，并用玻璃棒调成浆，④放置一段时间，⑤观察现象。

b.实验现象________________________________________________________________。

c.实验结论________________________________________________________________。

问题精讲

【例1】

下列说法正确的是(

) A.由于水泥是一种固体粉末，随便找一个东西盛起来就可以储存

B.建筑三峡大坝要用到1.082×107 t的水泥，为节约开支，可购买价格低廉的水泥

C.只要是水泥就可以用来建大厦

D.在具体的建筑中，所用水泥的强度等级要符合要求

思路解析：水泥具有水硬性，能吸收空气中的水而硬化，且水泥具有一定的保质期，所以A、C错误。根据建筑物使用时间、环境及要求，要用相应等级的水泥，否则易出现建筑事故。

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答案：D 【例2】

与普通玻璃相比具有相同组成的是(

) A.钢化玻璃

B.光学仪器玻璃

C.石英玻璃

D.有色玻璃

思路解析：钢化玻璃是把普通玻璃放入电炉里加热变软后急剧冷却，好像钢淬火一样，所以叫钢化玻璃，但它和普通玻璃成分相同。光学玻璃是在制玻璃的原料中，多加了氧化铅；有色玻璃是在生产玻璃的原料中掺入某些金属氧化物，使之均匀地分散在玻璃态的物质中，比如加入Co2O3制得蓝色钴玻璃，石英玻璃的主要成分是二氧化硅。

答案：A 知识导学

本节主要介绍了玻璃、陶瓷和水泥的主要化学成分、生产原料和用途，以及光导纤维和高温结构陶瓷等新型材料。

对于玻璃，可以通过以下几个问题进行学习：

1.制造普通玻璃的主要原料是什么？

2.玻璃窑中主要发生了哪些化学反应？

3.玻璃为什么可以被人工吹成形状不同的制品？

4.制造高级化学反应容器的玻璃和普通玻璃有何不同？

5.光学玻璃、彩色玻璃、变色玻璃、钢化玻璃是怎样制造的？

玻璃是由熔体过冷而呈固体状态的无定形物体，一般性脆而透明，化学成分比较复杂。常见的玻璃是硅酸盐玻璃。

对于陶瓷，可以通过以下几个问题进行学习：

1.你知道哪些陶器？哪些瓷器？两者有何区别？

2.制造陶瓷器的主要原料是什么？手工制造陶瓷器有哪些过程？

3.瓷器上釉是怎么回事？绚丽多彩的瓷器是怎样制得的?

4.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？

陶瓷是统称，陶器和瓷器不一样，陶器是质地较粗的陶瓷制品。瓷器是质地较细、不透明或半透明的陶瓷制品。

对于水泥，了解以下几个问题：什么叫水泥沙浆？什么叫钢筋混凝土？钢筋混凝土为什么能支撑高楼大厦？

光导纤维是一种能利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的玻璃细丝。如果将许多根经过技术处理的光纤维绕在一起，就得到我们常说的光缆。

光导纤维是用石英玻璃制造的，制作时需要较高的技术，它传导光的能力非常强。若利用光缆通讯，能同时传输大量信息。

高温结构陶瓷具有能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，所以作为高温结构材料非常合适，而金属材料易受腐蚀，在高温时不耐氧化，不适合在高温时使用。

疑难导析

物质的组成与反应条件对性能和用途具有重要的影响，因此，要了解物质的性质，首先要研究物质的组成和结构。

要弄清常见玻璃的特性及用途，先要知道常见玻璃有哪些。还要明确常见玻璃在什么条件下发生变化，是否易熔化，膨胀系数的大小，是否耐酸、碱，强度大小，是否滤光，透光性能的好坏，是否抗震裂等。

从烧制过程分析。

先说明加入不同的金属元素，发生反应生成的产物的组成不同，再说明烧制时的空气用第

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量不同而得到的产物不同。从以上两方面说明对彩釉颜色的影响。

问题导思

要探究水泥的硬化条件，先要明确水泥是否具有水硬性；跟水掺和、搅拌并静置后是否容易凝固变硬；水泥的吸水能力怎样；能否吸收空气中的水分硬化变质。

在此基础上要考虑探究水泥的硬化条件需要哪些材料和试剂，怎样操作。

典题导考

绿色通道：熟练掌握水泥的使用方法及注意事项是解决本题的关键。

【典题变式1】

1.下列不属于普通水泥主要成分的是(

) A.硅酸钙

B.硅酸二钙

C.硅酸三钙

D.铝酸三钙

2.水泥熟料中加入调节水泥硬化速度的是(

) A.石膏

B.沸石岩

C.矿渣

D.水和砂子

黑色陷阱：考虑组成相同，性质是否相同，一般是从化学性质的角度进行的。本题是从物理性质的角度出发的。

【典题变式2】

1.下列与普通玻璃组成成分相同的是(

) A.钢化玻璃

B.石英玻璃

C.光学玻璃

D.有色玻璃

2.下列物质没有固定熔点的是(

) A.NaCl

B.干冰

C.玻璃

D.金刚石

典题变式答案

【典题变式1】

1.A

2.A

【典题变式2】

1.A

2.C

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