2012高中化學(xué) 3.3 玻璃、陶瓷和水泥學(xué)案 新人教版選修1

1、3.3 玻璃、陶瓷和水泥 學(xué)案（人教版選修1）課標展示1.知道玻璃、陶瓷和水泥的主要化學(xué)成分、生產(chǎn)原料及用途。2.了解光導(dǎo)纖維和高溫結(jié)構(gòu)陶瓷等新型材料的性能與用途。一、玻璃1原料：_。2反應(yīng)原理原料熔融后發(fā)生比較復(fù)雜的_。主要反應(yīng)：_。3普通玻璃主要成分：_(或?qū)懗裳趸镄问綖镹a2O·CaO·6SiO2)。4主要性能：_晶體，稱作_物質(zhì)，_的熔點，在一定溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。5幾種特殊玻璃(1)硼酸鹽玻璃：加入_，能提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和降低它的熱膨脹系數(shù)，從而使其更耐高溫和抗化學(xué)腐蝕，可用于制造高級的化學(xué)反應(yīng)容器。(2)光學(xué)玻璃：加入_后制得的光學(xué)玻璃折光率高，可用來制造

2、眼鏡片、照相機、望遠鏡和顯微鏡中的透鏡等。(3)彩色玻璃：加入某些金屬氧化物的玻璃，加_呈藍色，加_呈紅色，加_呈淡綠色。普通玻璃一般呈淡綠色是因為_。(4)鋼化玻璃：_得到，它的機械強度比普通玻璃大_倍，抗震裂，不易破碎；一旦破碎，碎塊沒有尖銳的棱角。二、陶瓷1制造陶瓷器的主要原料是黏土(主要成分為Al2O3·2SiO2·2H2O)。2手工制造陶瓷器的過程整個的制造過程可分解為_(將黏土和水混合)_。特別提醒在陶瓷的制造過程中，水像潤滑劑一樣使得黏土可以塑成各種形狀。制造陶瓷的原料在燒結(jié)過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，因此陶瓷與生產(chǎn)原料的化學(xué)成分有較大的差別。3瓷器制作

3、一般燒制的陶瓷制品，表面比較粗糙，而且有不同程度的滲透性。日常生活中我們見到的許多陶瓷制品，表面光滑、不滲水，而且色彩豐富，非常漂亮。這是由于燒制前在坯體上涂了_的緣故。在普通釉料中加入一些_，可制成彩釉。涂有彩釉的陶瓷制品絢麗多彩，備受人們的喜愛。加入釉料的燒制時的空氣用量與彩釉顏色金屬元素空氣過量空氣不足Fe黃、紅、褐、黑藍、綠Cu藍綠紅Mn紫、褐褐、黑褐Cr黃、綠、褐藍綠Co藍、淡藍藍4.陶瓷的性質(zhì)陶瓷具有抗_、抗_腐蝕、耐_、_、_成型等許多優(yōu)點。5陶瓷的用途陶瓷廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中。例如，日常生活中的部分餐具、電器中的絕緣瓷、化學(xué)實驗室中的坩堝和蒸發(fā)皿等都是陶瓷制品。一些耐高溫、耐

4、高壓的新型陶瓷被用來代替鋼材使用。三、水泥1生產(chǎn)水泥的主要原料生產(chǎn)水泥的主要原料是_和_，輔助原料有石膏等。2水泥的生產(chǎn)過程生料熟料普通的硅酸鹽水泥3水泥的主要成分水泥有不同的種類，普通水泥的主要成分的名稱、化學(xué)式(用氧化物表示)如下：硅酸三鈣：_；硅酸二鈣：_；鋁酸三鈣：_。4水泥的性質(zhì)(1)水硬性：將水泥與水摻和、攪拌并經(jīng)靜置后很容易_。由于水泥具有這一優(yōu)良的特性，因而是非常重要的建筑材料。水泥在水中也能硬化，它又是水下工程必不可少的材料。(2)易吸水性：水泥的吸水能力很強，能吸收空氣中的水分并與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以不能長期存放，即使短期存放也要注意防潮。四、玻璃和陶瓷的新發(fā)展1光導(dǎo)纖維(

5、1)含義：從高純度的_(或稱石英玻璃)熔融體中，拉出直徑約_的細絲，就得到石英玻璃纖維。石英玻璃纖維傳導(dǎo)光的能力非常_，所以又稱_，簡稱光纖。將許多根經(jīng)過技術(shù)處理的_繞在一起就得到光纜。(2)性能和用途：利用光纜通信，能同時傳輸大量的信息。光纜的_性能好，通信質(zhì)量高，能防_。光纜的質(zhì)量_而且_，_腐蝕，鋪設(shè)也很方便，因此是非常好的通信材料。光導(dǎo)纖維除了可以用于_外，還用于_、_、_、_和_等許多方面。2高溫結(jié)構(gòu)陶瓷(1)特殊功能的陶瓷(2)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的應(yīng)用用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制造發(fā)動機，發(fā)動機的工作溫度能穩(wěn)定在_左右，由于燃料充分燃燒而又不需要水冷卻，使熱效率大幅度提高。同時，用陶瓷材料做發(fā)動機，

6、還可_。用新型陶瓷制成的防護片能承受航天飛機發(fā)射時因大氣摩擦而產(chǎn)生的_以上的高溫，防止航天飛機的鋁合金外殼_，從而保護航天飛機和宇航員的安全。(3)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的分類氮化硅(Si3N4)陶瓷、氧化鋁陶瓷、_陶瓷和_陶瓷。無機非金屬材料 題型一硅酸鹽材料的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途 中國目前所收藏最早的玻璃制品是戰(zhàn)國時代的遺物，玻璃與人們的生產(chǎn)生活密切聯(lián)系。(1)一般住宅的窗玻璃是普通玻璃，工業(yè)上將純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)和石英(SiO2)粉碎后放入玻璃窯中在高溫下反應(yīng)生成玻璃。普通玻璃的主要成分為_。(2)在玻璃中加入某些金屬氧化物，可以制成彩色玻璃。如加入Co2O3的玻璃呈藍色

7、。日常生活中見到的普通玻璃一般呈淡綠色，其原因是原料中混有_的緣故。(3)某玻璃中含Na2O、CaO、SiO2的質(zhì)量之比為3128180，此玻璃的組成為(填選項)_。ANa2O·CaO·6H2SiO3BNa2O·CaO·6SiO2C2Na2O·2CaO·9SiO2D6Na2O·6CaO·SiO2解析(1)以純堿、石灰石和過量石英為原料制備玻璃的反應(yīng)原理是：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2和CaCO3SiO2CaSiO3CO2，所以玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。(2)Fe2顯淺綠色，

8、可以使普通玻璃呈淡綠色。(3)n(Na2O)n(CaO)n(SiO2)116。答案(1)Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(2)二價鐵(Fe2)(3)B變式訓(xùn)練1古希臘流傳這樣一個傳奇故事：一批販運純堿的商船停泊在江邊的砂岸旁，商人們找不到石頭搭灶做飯，就把船上的大塊純堿搬來，放在砂地上墊鍋燒飯，飯熟后商人們驚奇地發(fā)現(xiàn)“灶”變成了晶瑩透明的固體。這固體是_，主要成分是_。題型二新型無機材料的特性及用途 氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它硬度大，熔點高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上普遍采用高純硅與純氮在1 300反應(yīng)獲得。(1)根據(jù)性質(zhì)，推測氮化硅陶瓷的用途是_。(填序號)A制汽輪機 B制有色玻璃C制永久

9、性模具 D制造柴油機(2)寫出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖_，根據(jù)元素周期律知識，請寫出氮化硅的化學(xué)式_。(3)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強，除氫氟酸外，它不與其他無機酸反應(yīng)。試推測該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式_。(4)現(xiàn)用四氯化硅與氮氣在氫氣氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式_。解析氮化硅是一種高溫陶瓷材料，具有硬度大、熔點高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、優(yōu)良性能，可用于制造軸承、汽輪機葉片、機械密封環(huán)、永久性模具等機械構(gòu)件，N元素位于元素周期表第二周期第A族，Si元素則在第三周期第A族，非金屬性應(yīng)是N元素比Si元素強，其化學(xué)式可寫為：Si3N4。氮化硅可被氫氟酸腐蝕，由Si3N4和HF

10、的性質(zhì)分析，可推知，該反應(yīng)不可能是一個氧化還原反應(yīng)，其產(chǎn)物只能是SiF4和NH3。SiCl4、N2、H2加強熱時反應(yīng)產(chǎn)物之一是Si3N4，可知N2作為氧化劑參與反應(yīng)，那么還原劑只能是H2，H2的氧化產(chǎn)物只能是HCl。答案(1)ACD(2)Si3N4(3)Si3N412HF=3SiF44NH3(4)3SiCl42N26H2Si3N412HCl變式訓(xùn)練2下列有關(guān)材料用途的敘述不正確的是()A高溫結(jié)構(gòu)陶瓷可用于制造航天飛機表面的防護片B高溫結(jié)構(gòu)陶瓷可用于制造汽車發(fā)動機C氧化鋁陶瓷不可用于制耐高溫設(shè)備D光導(dǎo)纖維可用于傳能傳像、醫(yī)療、照明等參考答案基礎(chǔ)知識梳理一、1.純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)和石英(SiO2)2物理變化、化學(xué)變化Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2、CaCO3SiO2CaSiO3CO23Na2SiO3、CaSiO3、SiO24不是玻璃態(tài)沒有一定5(1)B2O3(2)PbO(3)Co2O3Cu2OFeO原料中混有二價鐵的緣故(4)普通玻璃加熱軟化，再急速冷卻46二、2.混合成型干燥燒結(jié)冷卻陶瓷器3彩釉重金屬離子4氧化酸堿高溫絕緣易三、1.石灰石黏土33CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O34(1)凝