第三节　玻璃、陶瓷和水泥第一课时教学实录

第三节

玻璃、陶瓷和水泥

常见硅酸盐产品的比较

比较

玻璃（普通玻璃）

内容

黏土、

原料

纯碱、石灰石、石英

黏土

石灰石、

石膏

设备

条件

玻璃窑

高温

Na2CO3＋高温

SiO2=====主要

反应

Na2SiO3＋CO2↑；

复杂的物理、

CaCO3＋高温

SiO2=====CaSiO3＋CO2↑

产品

主要

成分

Na2SiO3、CaSiO3、

SiO2或Na2O·

CaO·6SiO2

3CaO·SiO2、

2CaO·SiO2、

3CaO·Al2O3 化学变化

复杂的物理、

化学变化

烧结窑

高温

水泥回转窑

煅烧

陶瓷

水泥

抗氧化、抗酸产品

无固定熔点

特性

温、绝缘、易成型等

1.为什么碱性试剂如NaOH溶液、Na2CO3溶液不能用带玻璃塞的试剂瓶存放？

提示：因为碱性试剂能与玻璃塞的主要成分SiO2反应：2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3具有黏合性，将瓶塞和试剂瓶黏结在一起。

2.玻璃为什么可以被人工吹制成形状不同的制品？

提示：普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔化在一起所得到的物质。这种物质不是晶体，称作玻璃态物质。玻璃没有一定的熔点，而是在某个温度范围内逐渐软化，在软化状态时，可以被吹制成任何形状的制品。

3.水泥在储存和运输过程中应注意什么？

提示：由于水泥具有很强的吸水能力，能吸收空气中的水分并与之发生化学反应，故储存和运输水泥的过程中要注意防水、防潮。

►综合拓展

一、几种玻璃的特性和用途

力强

碱腐蚀、耐高具有水硬性、吸水能

种类

普通

玻璃

硼酸盐

玻璃

光学

特性

在某个温度范围内逐渐软用途

窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等

化

化学稳定性好，热膨胀系数高级的化学仪器

低，耐高温和抗化学腐蚀

眼镜片、照相机、望远镜和透光性能好，折光率高

显微镜的透镜

强度大、抗震裂，不易破碎

汽车、火车的车窗等

玻璃

钢化

玻璃

二、水泥

1.石膏的作用：调节水泥硬化时间。

2.用途。

（1）制成水泥砂浆：水泥、沙子和水的混合物。

（2）制混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。

3.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易被酸（如HCl、HNO3、H2SO4、CH3COOH等）腐蚀。因此，水泥制品也要防止酸的腐蚀。

4.水泥的质量指标：我国的三个强度等级（42.5、52.5和62.5）表示常用硅酸盐水泥的性能。等级越高，水泥的性能越好。

►尝试应用

1.在面盆、痰盂等铁制品表面烧制搪瓷的目的是（A）

A.防止铁生锈且美观

B.增大厚度防止磨损

C.增大硬度防止撞坏

D.美观和杀菌消毒作用

解析：在脸盆等铁制品表面烧制搪瓷，能够隔绝空气和水，不但能防止铁生锈，而且美观，A项正确；在茶缸和脸盆等铁制品表面烧制搪瓷的目的不是为了增大硬度，不能防止磨损，也不能杀菌消毒，B、C、D三项错误。

玻璃和陶瓷的新发展

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。

2.高温结构陶瓷。

（1）新型陶瓷的种类，如超硬陶瓷、高温结构陶瓷、生物陶瓷和超导陶瓷等。

（2）高温结构陶瓷的类别：主要有氮化硅（Si3N4）陶瓷、氧化铝（Al2O3）陶瓷、碳化硅（SiC）陶瓷和二氧化锆（ZrO2）陶瓷。

（3）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。

►综合拓展

三、高温结构陶瓷

2.高温结构陶瓷的优点

高温结构陶瓷具有耐高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点。

3.高温结构陶瓷在汽车制造业上的应用

用高温结构陶瓷制造发动机，发动机的工作温度能稳定在1 300 ℃左右，由于燃料充分燃烧而又不需要水冷却，使热效率大幅度提高。同时，用陶瓷材料做发动机，还可减轻汽车的质量。

►尝试应用

2.下列有关材料用途的叙述不正确的是（B）

A.高温结构陶瓷可以制作耐酸设备

B.氧化铝陶瓷不可以用于制作耐高温设备

C.氮化硅陶瓷可以制造轴承

D.光导纤维可用于传能、传像、照明等

解析：氧化铝的熔点是2 050 ℃，可以制作耐高温设备。

►水平测试

1.下列不属于硅酸盐工业产品的是（D）

A.水泥

B.玻璃

C.陶瓷

D.化肥

解析：化肥不属于硅酸盐工业产品

2.属于硅酸盐材料的是（B）

A.水晶

B.玻璃

C.生石灰

D.玛瑙

解析：水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅，生石灰是氧化钙。

3.工业上制造玻璃时不需要用到的原料是（D）

A.纯碱

B.石灰石

C.石英

D.食盐

解析：制造玻璃时不需要用到食盐。

4.材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是（A）

A B C D 材料

刚玉、金刚石

大理石、石灰石

普通水泥、普通玻璃

沙子、石英

主要化学成分

三氧化二铝

碳酸钙

硅酸盐

二氧化硅

解析：金刚石由碳原子构成，故A错。

5.对硅酸盐水泥的叙述不正确的是（B）

A.是硅酸盐、铝酸盐、石膏等物质的混合物

B.水泥沙浆又称混凝土

C.具有水硬性，在空气或水中都能硬化，硬化是化学变化过程

D.水泥的热膨胀系数几乎跟钢铁一样

解析：水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙，可看作硅酸盐和铝酸盐，石膏是为了调节水泥硬化速度；水泥沙浆在建筑上用作粘合剂，混凝土是水泥、砂子和碎石按一定比率的混合物硬化后的产物，直接用于建造桥、房屋等建筑；水泥硬化的过程中石膏与水泥中的硅酸三钙、铝酸三钙起反应，生成凝胶状物质。

6.下列物质有固定熔点的是（C）

A.水泥

B.玻璃

C.Na2SiO3

D.Na2SiO3水溶液

解析：纯净物有固定的熔点而混合物无固定的熔点。A、B、D三项都是混合物，故无固定熔点；Na2SiO3为纯净物，有固定的熔点，故选C项。

7.磷酸钙系陶瓷，也是一种新型无机非金属材料，它可用于制成人造骨骼，这是利用这类材料的（D）

A.耐高温的特点

B.电学特性

C.光学特性

D.生物功能

解析：根据题目信息“它可用于制成人造骨骼”，故知D正确。

8.（2014·合肥高二检测）下列关于普通玻璃的叙述中，正确的是（C）

A.它是人类最早使用的硅酸盐材料

B.它熔点高、硬度大、抗冲击

C.它在加热熔化时没有固定的熔点

D.无色玻璃是纯净物

解析：陶瓷是人类最早使用的硅酸盐材料；玻璃为混合物，无固定熔点，质脆、不抗冲击。

9.（2014·襄樊高二检测）下列与普通玻璃的组成成分相同的物质是（C）

A.石英玻璃

B.水玻璃

C.钢化玻璃

D.有机玻璃

解析：石英玻璃的主要成分是二氧化硅，和普通玻璃的成分不同，A错误；水玻璃是硅酸钠的水溶液，所以与玻璃的成分不同，B错误；钢化玻璃成分其实与普通玻璃相同，但机械强度为普通玻璃的4～6倍，C正确；有机玻璃的成分是有机高分子化合物（聚甲基丙烯酸甲酯），所以有机玻璃和普通玻璃的成分不同，故D错误。

►能力提升

10.下列有关材料分类的说法，不正确的是（A）

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，金属属于金属材料，但都属于结构材料

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

解析：硅酸盐材料属于传统非金属材料，即A项错；氮化硅陶瓷具有高温时能抗氧化，能抵抗冷热冲击的特性，属高温结构材料。

11.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（C）

①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素

②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品

③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维

④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料

A.①②

B.②③

C.①④

D.③④

解析：光导纤维的成分是SiO2，③错；水晶的成分是SiO2，不属于硅酸盐，②错。

12.下列有关材料的说法不正确的是（B）

A.传统的无机材料虽有不少优点，但质脆、经不起热冲击

B.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机材料的缺点，但强度比较差

C.高温结构材料具有能受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点

D.新型无机非金属材料特性之一是具有电学特性

解析：传统的无机非金属材料缺点为质地较脆，经不起热冲击，所以A选项正确。新型无机非金属材料不但克服了传统的无机非金属材料的缺点，还具有若干优点，如能承受高温，强度较高，具有电学特性等。所以B选项错误，D选项正确。高温结构材料具有能受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度高、耐磨损、密度小等优点。

13.我国及美国、日本等国家都已研制出了一种陶瓷柴油机，这种柴油机的发动机部件的受热面是用一种耐高温且不易传热的材料来制造的，这种材料是（B）

A.普通硅酸盐陶瓷

B.氮化硅陶瓷

C.光导纤维

D.玻璃钢

解析：氮化硅陶瓷是用一种耐高温且不易传热的材料可以用来制造发动机部件。

14.根据普通玻璃、普通水泥和普通陶瓷的生产过程，总结出硅酸盐工业的一般特点是（D）

①原料一定是含硅元素的物质

②生成物是硅酸盐

③反应条件是高温

④发生复杂的物理、化学反应

A.①②

B.①②③

C.①③④

D.①②③④

解析：硅酸盐工业的主要特点是：生产原料是含有硅元素的物质；生产产品的物质类型属于硅酸盐；使物质发生变化的条件是高温；物质变化的类型，既有物理变化，又有多种复杂的化学变化。