第三节　玻璃、陶瓷和水泥优质课教案

第三节玻璃、陶瓷和水泥

玻璃

[自读教材·夯基础]

1．生产原料

纯碱、石灰石、石英。

2．生产设备

玻璃窑。

3．生产原理

原料熔融后发生复杂的物理变化和化学变化，其主要反应为：

Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑，

CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑。

4．化学成分

普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起形成的，主要成分是SiO2。

5．主要性能

硬度大、质脆、耐腐蚀、没有固定熔点，属于玻璃态物质。

6．特种玻璃

种类

石英玻璃或

硼酸盐玻璃

制作方法

提高SiO2的含量，或加入B2O3

性能和用途

提高化学稳定性，降低热膨胀系数，使其更耐高温和抗化学腐蚀，可用于制造高级的化学反应容器。

折光率高，可用来制造眼镜片、照相机、望远镜和显微镜中的透镜等。

加入Co2O3的玻璃呈蓝色，加入Cu2O的玻璃呈红色，含有Fe2的普通玻璃呈淡绿色。

＋高温高温光学玻璃

加入PbO 彩色玻璃

加入某些金属氧化物

钢化玻璃

把普通玻璃加热软化，然后用冷风急吹

机械强度大，抗震裂，不易破碎，一旦破碎，碎块没有尖锐的棱角，常用于制造汽车或火车的车窗等。

[跟随名师·解疑难]

(1)在生产玻璃的原料中，SiO2的用量比较大，故玻璃的主要成分是SiO2。

(2)玻璃属于混合物，没有固定的熔点，只是在某一温度范围内逐渐软化，在软化状态时，可以被吹制成各种形状的玻璃制品。

(3)调整玻璃的化学组成，可以制得具有不同性能和用途的玻璃制品，例如，加入AgBr(或AgCl)和微量CuO，制成变色玻璃，可用于制作太阳镜片等。

[剖析典例·探技法]

[例1]

下列关于玻璃的叙述不正确的是(

) ．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12种成分熔化在一起形成的晶体

D．玻璃是硅酸盐，没有固定的熔点

[名师解析]

玻璃不是晶体，而是一种特殊的玻璃态物质，没有固定的熔点。玻璃是以石英、纯碱和石灰石为原料，经过一系列复杂的物理变化和化学变化而形成的以硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅为主要成分的产物。

[答案]

C [互动探究]

氢氧化钠溶液用玻璃瓶盛放，能否使用玻璃塞？为什么？

提示：不能使用玻璃塞，原因是玻璃的主要成分SiO2与NaOH溶液反应生成的Na2SiO3，粘性很强，将玻璃瓶与玻璃塞粘在一起，不易打开。

[自读教材·夯基础]

1．生产原料

制取陶瓷的主要原料是黏土(其主要成分可表示为：Al2O3·2SiO2·2H2O)。

2．传统生产过程

混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶瓷器

3．主要性能

陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。

[跟随名师·解疑难]

(1)我国的“陶都”是江苏宜兴，“瓷都”是江西景德镇。

(2)为了使陶瓷表面光滑，不渗水和具有丰富的色彩，可在烧制前在坯体上涂上釉料。

[剖析典例·探技法]

[例2]

陶瓷已广泛应用于生活和生产中，下列不属于陶瓷制品的是(

) A．电器中的绝缘瓷管

B．实验室中的坩埚

陶瓷

C．实验室中的试管

D．建筑上烧制的砖瓦

[名师解析]

实验室中的试管为玻璃制品，其余的均为陶瓷制品。

[答案]

C [名师点睛]

可用以下方法区分陶瓷制品和玻璃制品：(1)测密度。陶瓷制品密度大，玻璃制品密度小。(2)玻璃制品受热后会变软，而陶瓷不会变软。(3)玻璃可以再加工，而陶瓷不能再加工。

水泥

[自读教材·夯基础]

1．生产原料

石灰石和黏土、适量石膏。

2．水泥的生产过程

石灰石一定比例磨细水泥回转窑加入石膏黏土――→――→生料――→熟料――→普通硅酸盐水泥

辅助原料混合

煅烧磨细3．主要成分

硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)等。

4．性质

水泥具有水硬性。

5．用途

(1)水泥砂浆：水泥、沙子和水的混合物，是建筑用黏合剂。

(2)混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。

6．水泥的质量指标

我国的三个强度等级(42.5、52.5和62.5)表示水泥的性能，等级越高，性能越好。

[跟随名师·解疑难]

(1)在水泥中加入石膏的目的是调节水泥的硬化速率。

(2)水泥的主要成分常用氧化物的形式表示，但水泥的主要成分是硅酸盐、铝酸盐，而不是氧化物。

(3)水泥吸水能力强，储存和运输过程中注意防水、防潮。

[剖析典例·探技法]

[例3]

下列说法中正确的是(

) A．生产水泥时，在熟料中加入适量的石膏可以调节水泥的硬化速率

B．水泥在水中能硬化，但在空气中不会硬化

C．水泥和水搅拌后生成不同的水合物，要吸收一定的热量

D．水泥是一种化合物

[名师解析]

水泥在空气中也会逐渐硬化，因空气中也有水蒸气，B错；水泥和水搅拌后生成不同的水合物，是放热过程，C错；水泥是混合物，D错。

[答案]

A [名师点睛]

水泥易被酸腐蚀。由于水泥的主要成分是硅酸盐和铝酸盐，水泥中还含有少量的碳酸盐，所以水泥和水泥制品均易被酸腐蚀。水泥制品也要防酸腐蚀。

玻璃和陶瓷的新发展

[自读教材·夯基础]

1．光导纤维

简称光纤。

(1)成分：SiO2(石英玻璃)。

(2)用途：

制作光缆，还用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控和照明等方面。

(3)光缆的性能：抗干扰性能好、通信质量高，能防窃听，质量小而且细，耐腐蚀、铺设方便。

2．新型陶瓷

(1)新型陶瓷的种类：如超硬陶瓷、高温结构陶瓷、生物陶瓷、超导陶瓷等。

(2)用途：高温结构陶瓷可制造发动机，新型陶瓷可用于航空航天。

[跟随名师·解疑难]

(1)新型陶瓷材料的化学组成已远远超出了硅酸盐的范围。

(2)高温结构陶瓷的优点是能经受高温、不怕氧化、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、硬度大的优点。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：具有硬度极高、耐磨损、抗腐蚀和抗氧化能力等优点。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。

③碳化硅陶瓷：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。

[剖析典例·探技法]

[例4]

下列有关材料分类的说法，不正确的是(

) ．A．硅酸盐材料属于新型无机非金属材料

B．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料

C．新型无机非金属材料包括半导体材料、光导纤维、氧化铝陶瓷等

D．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，也属于高温结构材料

[名师解析]

硅酸盐材料属于传统非金属材料。A项错误。

[答案]

A [名师点睛]

材料一般分为三类：金属材料、无机非金属材料和高分子材料。其中无机非金属材料又分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料。而玻璃、陶瓷、水泥是传统无机非金属材料。

传统硅酸盐工业主要产品的比较

硅酸盐工业

主要原料

普通水泥

石灰石、黏土、石膏

普通玻璃

纯碱、石灰石、石英

原料――→按比例混合――→熔化――→成生产阶段

和主要化

学方程式

原料――→生料――→熟料――→成品

磨细石膏粉磨细煅烧强热添加剂粉碎陶瓷

黏土

型

Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑

CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑

高温高温混合→成型→干燥→烧结→冷却

硅酸三钙

主要成分

及种类

(3CaO·SiO2)硅酸二钙

(2CaO·SiO2) 铝酸三钙

(3CaO·Al2O3) 有水硬性：跟水掺和搅拌后凝固变硬、水中也能硬化

水泥回转窑

普通玻璃(Na2SiO3、

CaSiO3和SiO2)、石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃

玻璃态物质无固定熔点，在一定温度范围内软化

玻璃窑

种类：土器、陶器、瓷器、炻器等

主要性能

抗氧化、耐酸碱腐蚀、耐高温、绝缘性强

陶瓷窑

典型设备

共同特点

高温条件下发生复杂的物理变化、化学变化，冷却后成为复杂的硅酸盐

硅酸盐改写成氧化物形式的方法

硅酸盐种类繁多，结构复杂，但硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成复杂化合物。因此，可以改写为aMxOy·bSiO2·cH2O的方式。

(1)氧化物书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。

(2)氧化物之间以“·”隔开，系数配置应化为整数。

(3)氧化物前面的系数只对该氧化物起作用，对其他氧化物不起作用。

(4)用氧化物表示时，元素的化合价均保持不变。

例如，硅酸钠(Na2SiO3)：Na2O·SiO2；

高岭土[Al2Si2O5(OH)4]：Al2O3·2SiO2·2H2O。