化學(xué)和技術(shù)--無機非金屬材料(第1課時)

1、第三章第三章 化學(xué)與材料的發(fā)展化學(xué)與材料的發(fā)展第一節(jié)第一節(jié) 無機非金屬材料無機非金屬材料第第1 1課時課時選修選修2 2 化學(xué)與技術(shù)化學(xué)與技術(shù)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1 1、了解傳統(tǒng)的硅酸鹽工業(yè)的生產(chǎn)特點，知道其、了解傳統(tǒng)的硅酸鹽工業(yè)的生產(chǎn)特點，知道其生產(chǎn)原理和產(chǎn)品的主要成分。生產(chǎn)原理和產(chǎn)品的主要成分。2 2、 能舉例說明無機非金屬材料的特點。能舉例說明無機非金屬材料的特點。3 3、 討論社會發(fā)展和科技進步對材料的要求，認(rèn)討論社會發(fā)展和科技進步對材料的要求，認(rèn)識化學(xué)對材料科學(xué)發(fā)展的促進作用。識化學(xué)對材料科學(xué)發(fā)展的促進作用。無機非金屬材料無機非金屬材料 同學(xué)們，以下工業(yè)建筑及生活用品都同學(xué)們，以下工業(yè)建

2、筑及生活用品都是有那些材料構(gòu)成的？是有那些材料構(gòu)成的？水泥水泥傳統(tǒng)硅酸鹽材料傳統(tǒng)硅酸鹽材料玻璃玻璃傳統(tǒng)硅酸鹽材料傳統(tǒng)硅酸鹽材料陶瓷陶瓷傳統(tǒng)硅酸鹽材料傳統(tǒng)硅酸鹽材料2022-5-12江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮6元貝駕考元貝駕考 http:/ 元貝駕考元貝駕考2016科目一科目一 科目四科目四駕考寶典網(wǎng)駕考寶典網(wǎng) http:/ 駕考寶典駕考寶典2016科目一科目一 科目科目四四中國陶瓷珍品之清彩瓷傳統(tǒng)硅酸鹽材料傳統(tǒng)硅酸鹽材料唐三彩傳統(tǒng)硅酸鹽材料傳統(tǒng)硅酸鹽材料1. 概念概念: 以含硅物質(zhì)為原料，經(jīng)加工制得硅酸鹽產(chǎn)品的以含硅物質(zhì)為原料，經(jīng)加工制得硅酸鹽產(chǎn)品的工業(yè)稱為硅酸鹽工業(yè)。工業(yè)稱為硅酸鹽工業(yè)。

3、常見如常見如水泥水泥、玻璃玻璃、陶瓷陶瓷等工業(yè)都屬硅酸鹽工業(yè)。等工業(yè)都屬硅酸鹽工業(yè)。2. 硅酸鹽工業(yè)的特點：硅酸鹽工業(yè)的特點：(1)(1)原料：原料： (2) (2)反應(yīng)條件：反應(yīng)條件：(3)(3)反應(yīng)原理：反應(yīng)原理：(4)(4)生成物：生成物：含硅的物質(zhì)、碳酸鹽等。含硅的物質(zhì)、碳酸鹽等。復(fù)雜的物理、化學(xué)變化復(fù)雜的物理、化學(xué)變化硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽產(chǎn)品3. 硅酸鹽產(chǎn)品分類：硅酸鹽產(chǎn)品分類：陶瓷。陶瓷。傳統(tǒng)硅酸鹽材料傳統(tǒng)硅酸鹽材料 通過，以上幻燈片提示，誰能說出什么是硅酸通過，以上幻燈片提示，誰能說出什么是硅酸鹽材料？自然界中那些物質(zhì)是硅酸鹽或硅的氧化鹽材料？自然界中那些物質(zhì)是硅酸鹽或硅的氧化物？傳

4、統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品以什么物質(zhì)為原料生產(chǎn)？原物？傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品以什么物質(zhì)為原料生產(chǎn)？原料又有什么結(jié)構(gòu)特殊性？料又有什么結(jié)構(gòu)特殊性？陶瓷、水泥、玻璃等是硅酸鹽材料；陶瓷、水泥、玻璃等是硅酸鹽材料；沙石、黏土、石英、石棉、高齡石等許多礦物是沙石、黏土、石英、石棉、高齡石等許多礦物是硅酸鹽或硅的氧化物；硅酸鹽或硅的氧化物；傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品以黏土、鉀長石和鈉長石為原料。傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品以黏土、鉀長石和鈉長石為原料。傳統(tǒng)硅酸鹽材料傳統(tǒng)硅酸鹽材料結(jié)構(gòu)中都含有硅氧四面體結(jié)構(gòu)中都含有硅氧四面體 特點：穩(wěn)定性高、硬度高、特點：穩(wěn)定性高、硬度高、熔點高、難溶于水、絕緣、耐熔點高、難溶于水、絕緣、耐腐蝕等腐蝕等傳統(tǒng)硅酸鹽材料傳

5、統(tǒng)硅酸鹽材料1. 1. 陶瓷陶瓷(China)(China)主要原料：黏土主要原料：黏土 傳統(tǒng)生產(chǎn)過程：混和、成型、干燥、燒結(jié)、傳統(tǒng)生產(chǎn)過程：混和、成型、干燥、燒結(jié)、冷卻冷卻 反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化 主要成分：硅酸鹽主要成分：硅酸鹽 主要特性：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、主要特性：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等優(yōu)點。絕緣、易成型等優(yōu)點。 一、傳統(tǒng)硅酸鹽材料一、傳統(tǒng)硅酸鹽材料陶瓷陶瓷陶瓷器制造過程示意圖陶瓷陶瓷你能說出陶釉的成分嗎？你能說出陶釉的成分嗎？ 金屬及金屬氧化物，如紅色金屬及金屬氧化物，如紅色CuCu2 2O O。陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷陶

6、瓷主原料要主原料要生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程反應(yīng)條件反應(yīng)條件種類種類性能性能黏土黏土混合混合成型成型干燥干燥燒結(jié)燒結(jié)冷卻冷卻高溫高溫土器土器陶器陶器炻器炻器瓷器瓷器抗氧化、抗氧化、抗酸堿腐抗酸堿腐蝕、耐高蝕、耐高溫、絕緣、溫、絕緣、易成型易成型陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷是由黏土在高溫下燒制而成，根據(jù)原料和燒制溫度的不同主要分為：土器、陶器、炻器、瓷器。土器土器：含雜質(zhì)比較高的粘土在適當(dāng)?shù)臏囟认露傻模绯Ｒ姷拇u、瓦。瓷器瓷器：需要純凈的粘土做原料，溫度也更高，瓷器比陶器磁體白凈質(zhì)地致密。陶瓷陶瓷主要種類：主要種類：土器：磚瓦土器：磚瓦( (自然冷卻，自然冷卻，F(xiàn)eFe2 2O O3 3含量較多含量較多) )( (

7、淋水冷卻，淋水冷卻，F(xiàn)eFe3 3O O4 4、FeOFeO較多較多) )陶器：陶器：彩陶彩陶江蘇宜興的紫砂壺、秦漢兵馬俑江蘇宜興的紫砂壺、秦漢兵馬俑瓷器：瓷器：碗盤碗盤茶具茶具收藏珍品收藏珍品炻器：炻器： 水缸、砂鍋水缸、砂鍋景德鎮(zhèn)陶瓷景德鎮(zhèn)陶瓷青瓦青瓦陶瓷陶瓷2. 玻璃玻璃（1 1） 原原 料：純堿、石灰石和石英料：純堿、石灰石和石英 （2 2） 主要設(shè)備：玻璃熔爐主要設(shè)備：玻璃熔爐 （3 3）生產(chǎn)過程：原料粉碎，玻璃熔爐中強熱，）生產(chǎn)過程：原料粉碎，玻璃熔爐中強熱，成型冷卻成型冷卻（4 4）反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，主）反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，主要反應(yīng)要反應(yīng)Na2CO3+S

8、iO2=Na2SiO3+CO2 高溫 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高溫玻璃玻璃（5 5） 主要成分主要成分：Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 （6 6） 主要性能：玻璃態(tài)物質(zhì)，沒有固主要性能：玻璃態(tài)物質(zhì)，沒有固定的熔點，在一定溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。定的熔點，在一定溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。 （Na2OCaO6SiO2）玻璃玻璃種類特性用途普通玻璃 高溫下易軟化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯鋼化玻璃耐高溫、耐腐蝕、強度大、質(zhì)輕、抗震裂運動器材，微波通訊器材，汽車、火車的窗玻璃等玻璃纖維耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀太空飛行員的衣服、玻璃鋼等光學(xué)玻璃透光性能好，有折光性和

9、色散性眼鏡片，照相機、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等中的凹凸透鏡石英玻璃膨脹系數(shù)小、耐酸堿、強度大、濾光化學(xué)儀器，高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼，光導(dǎo)纖維，壓電晶體等幾種玻璃的特性及比較幾種玻璃的特性及比較玻璃玻璃a.普通玻璃普通玻璃(鈉玻璃鈉玻璃) 是用是用石英砂石英砂、純堿純堿和和 石灰石石灰石共熔而制得的共熔而制得的 一種無色透明的熔體：一種無色透明的熔體： Na2CO3+CaCO3+6SiO2=Na2O.CaO.6SiO2+2CO2玻璃玻璃普通玻璃普通玻璃玻璃玻璃b. 有色玻璃有色玻璃在玻璃原料中加入某在玻璃原料中加入某些金屬氧化物些金屬氧化物,可制成可制成有色玻璃。如玻璃中有色玻璃。如玻璃中加入加入C

10、oO 呈藍色呈藍色加入加入Mn2O3 呈紫色呈紫色加入加入Cr2O3 呈綠色呈綠色加入加入Cu2O 呈紅色呈紅色c.鋼化玻璃鋼化玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃聚乙烯醇丁醛聚乙烯醇丁醛玻璃玻璃d.防彈玻璃又稱為夾層玻璃。當(dāng)受到外部撞擊的時候，夾層可將受到的力發(fā)散開來，減少了子彈等武器的沖擊力，進而保護了受保護者的安全！玻璃玻璃 f.光學(xué)玻璃光學(xué)玻璃玻璃玻璃g. 石英玻璃石英玻璃玻璃玻璃1、普通、普通玻璃加熱到一定溫度后急劇冷卻，就可玻璃加熱到一定溫度后急劇冷卻，就可以得到鋼化玻璃。以得到鋼化玻璃。2、氫氟酸氫氟酸(HF)對玻璃具有腐蝕作用，可用于在對玻璃具有腐蝕作用，可用于在玻璃上雕刻各種精美圖案，也可用

11、于在玻璃儀玻璃上雕刻各種精美圖案，也可用于在玻璃儀 器器(量筒、滴定管等量筒、滴定管等)上標(biāo)注刻度及文字。上標(biāo)注刻度及文字。 SiO2+4HF=SiF4+2H2O玻璃玻璃 在玻璃中加入適量的溴化銀在玻璃中加入適量的溴化銀(AgBr)(AgBr)和氧化銅和氧化銅的微小晶粒，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚?，可以制成變色的微小晶粒，?jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚?，可以制成變色玻璃。?dāng)強光照射到玻璃上，溴化銀分解為銀和玻璃。當(dāng)強光照射到玻璃上，溴化銀分解為銀和溴單質(zhì)，分解出的銀原子聚集成銀的微小晶粒，溴單質(zhì)，分解出的銀原子聚集成銀的微小晶粒，使玻璃呈現(xiàn)暗棕色，能擋住大部分光線。使玻璃呈現(xiàn)暗棕色，能擋住大部分光線。 光線變暗，銀和

12、溴在氧化銅的催化作用下，重光線變暗，銀和溴在氧化銅的催化作用下，重新生成溴化銀。于是玻璃的顏色自動變淺，透光新生成溴化銀。于是玻璃的顏色自動變淺，透光性增強。性增強。玻璃玻璃玻璃態(tài)物質(zhì)玻璃態(tài)物質(zhì) 玻璃的結(jié)構(gòu)特點玻璃態(tài)物質(zhì) 玻璃是無定形硅酸鹽的混合物，屬于玻璃態(tài)物質(zhì)。 玻璃態(tài)物質(zhì)沒有固定的熔點，可以在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化變成液態(tài)。在軟化狀態(tài)時，玻璃可吹制或軋成一定形狀的制品。玻璃玻璃思考：思考：玻璃為什么會被人工吹制成各種形狀？玻璃為什么會被人工吹制成各種形狀？ 普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔合在一起形成的物質(zhì)，主要成分是SiO2。玻璃不是晶體，而是玻璃態(tài)物質(zhì)，這類物質(zhì)沒有

13、固定的熔點，而是在某個溫度范圍內(nèi)逐漸軟化，在軟化狀態(tài)時，可被吹制成任何形狀的制品。玻璃玻璃1.建筑用粘合劑建筑用粘合劑水泥水泥砂砂漿的成分是漿的成分是什么？什么？2.混凝土又是什么做成的？混凝土又是什么做成的？水泥、沙子和水的混水泥、沙子和水的混合物合物水泥、沙子和碎水泥、沙子和碎石混合而成石混合而成水泥水泥3. 3. 水泥：水泥：主要原料：黏土和石灰石主要原料：黏土和石灰石 主要設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯主要設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程：生料研磨，高溫煅燒得熟生產(chǎn)過程：生料研磨，高溫煅燒得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸鹽料，再加石膏研成粉末得普通硅酸鹽水泥水泥輔助原料：石膏輔助原料：石膏作用是調(diào)節(jié)水泥硬

14、作用是調(diào)節(jié)水泥硬化速度化速度石膏石膏作用是調(diào)節(jié)水泥硬化速度作用是調(diào)節(jié)水泥硬化速度水泥水泥硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥熟料 、礦物組成及含量、礦物組成及含量 組組 分分 化化 學(xué)學(xué) 式式 符號符號 質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)硅酸三鈣硅酸三鈣 3CaO.SiO2 C3S 0.370.60硅酸二鈣硅酸二鈣 2CaO.SiO2 C2S 0.150.37鋁酸三鈣鋁酸三鈣 3CaO.Al2O3 C3A 0.070.15鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF 0.100.18符號符號C表示表示CaO，S表示表示SiO2 ，A表示表示Al2O3 ， F表示表示Fe2O3。水泥水泥水泥水泥水泥回轉(zhuǎn)窯

15、水泥回轉(zhuǎn)窯水泥水泥主要成分：硅酸三鈣主要成分：硅酸三鈣(3CaO(3CaOSiOSiO2 2) )、 硅酸二鈣硅酸二鈣(2CaO(2CaOSiOSiO2 2) )、鋁酸三鈣、鋁酸三鈣(3CaO(3CaOAlAl2 2O O3 3) )等等 主要性能：水硬性主要性能：水硬性主要用途：建筑、修路。主要用途：建筑、修路。 如：水泥如：水泥砂漿、混凝土、鋼筋混凝土砂漿、混凝土、鋼筋混凝土 。反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化 你聽說過豆腐渣工程嗎，產(chǎn)生現(xiàn)象的原因很多，你聽說過豆腐渣工程嗎，產(chǎn)生現(xiàn)象的原因很多，但都與水泥標(biāo)號有關(guān)，查閱資料了解水泥標(biāo)號有但都與水泥標(biāo)號有關(guān)，查閱資

16、料了解水泥標(biāo)號有關(guān)問題。關(guān)問題。水泥水泥水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷主要原料主要原料石灰石、粘土石灰石、粘土石英、純堿、石灰石石英、純堿、石灰石粘土粘土主要設(shè)備主要設(shè)備回轉(zhuǎn)爐回轉(zhuǎn)爐玻璃熔爐玻璃熔爐陶瓷窯陶瓷窯反應(yīng)條件反應(yīng)條件高溫高溫高溫高溫高溫高溫反應(yīng)原理反應(yīng)原理復(fù)雜的物理、化學(xué)變復(fù)雜的物理、化學(xué)變化化NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2=Na=Na2 2SiOSiO3 3+ +COCO2 2 CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2=CaSiO=CaSiO3 3+CO+CO2 2復(fù)雜的物理化學(xué)變復(fù)雜的物理化學(xué)變化化主要成分主要成分3CaO3CaOSiOSiO2 22CaO2Ca

17、OSiOSiO2 23CaO3CaOAlAl2 2O O3 3NaNa2 2SiOSiO3 3、CaSiOCaSiO3 3、SiOSiO2 2成分復(fù)雜成分復(fù)雜特性特性水硬性水硬性玻璃態(tài)物質(zhì)玻璃態(tài)物質(zhì)抗氧化抗氧化. .酸堿酸堿. .腐蝕腐蝕 耐高溫耐高溫. .絕緣絕緣水泥、玻璃、陶瓷生產(chǎn)比較水泥、玻璃、陶瓷生產(chǎn)比較傳統(tǒng)硅酸鹽材料傳統(tǒng)硅酸鹽材料1 1、熔融燒堿應(yīng)選用的儀器是：、熔融燒堿應(yīng)選用的儀器是： （ ） A.A.石英坩堝石英坩堝 B.B.普通玻璃坩堝普通玻璃坩堝 C. C.生鐵坩堝生鐵坩堝 D.D.陶瓷坩堝陶瓷坩堝C2、下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是：、下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是： （ ） A.粘土

18、、粘土、 B.石英、石英、 C.Al2(Si2O5)OH)4 D.Mg2SiO4 B3、石灰石是許多工業(yè)原料之一，但制取下列物質(zhì)不、石灰石是許多工業(yè)原料之一，但制取下列物質(zhì)不需要石灰石的是：需要石灰石的是： （ ） A.制硅酸制硅酸 B.制水泥、制水泥、 C.制玻璃、制玻璃、 D.制生石灰制生石灰A傳統(tǒng)硅酸鹽材料傳統(tǒng)硅酸鹽材料4 4、與普通玻璃的成分相同的是、與普通玻璃的成分相同的是 （ ） A.A.鋼化玻璃鋼化玻璃 B.B.有色玻璃有色玻璃 C.C.光學(xué)玻璃光學(xué)玻璃 D.D.石英玻璃石英玻璃A5、下列物質(zhì)具有固定熔沸點的是：、下列物質(zhì)具有固定熔沸點的是： （ ） A.鋼化玻璃鋼化玻璃 B.漂白粉漂白