化学和技术无机非金属材料第1课时

1、第三章第三章 化学与材料的发展化学与材料的发展第一节第一节 无机非金属材料无机非金属材料第第1 1课时课时选修选修2 2 化学与技术化学与技术教学目标教学目标1 1、了解传统的硅酸盐工业的生产特点，知道其、了解传统的硅酸盐工业的生产特点，知道其生产原理和产品的主要成分。生产原理和产品的主要成分。2 2、 能举例说明无机非金属材料的特点。能举例说明无机非金属材料的特点。3 3、 讨论社会发展和科技进步对材料的要求，认讨论社会发展和科技进步对材料的要求，认识化学对材料科学发展的促进作用。识化学对材料科学发展的促进作用。无机非金属材料无机非金属材料 同学们，以下工业建筑及生活用品都同学们，以下工业建

2、筑及生活用品都是有那些材料构成的？是有那些材料构成的？水泥水泥传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料玻璃玻璃传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料陶瓷陶瓷传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料2022-4-16整理ppt6元贝驾考元贝驾考 元贝驾考元贝驾考2016科目一科目一 科目四科目四驾考宝典网驾考宝典网 http:/ 驾考宝典驾考宝典2016科目一科目一 科目四科目四中国陶瓷珍品之清彩瓷传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料唐三彩传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料概念概念: 以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品的以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品的工业称为硅酸盐工业。工业称为硅酸盐工业。 常见如常见如水泥水泥、玻璃玻璃、陶瓷陶

3、瓷等工业都属硅酸盐工业。等工业都属硅酸盐工业。2. 硅酸盐工业的特点：硅酸盐工业的特点：(1)(1)原料：原料： (2) (2)反应条件：反应条件：(3)(3)反应原理：反应原理：(4)(4)生成物：生成物：含硅的物质、碳酸盐等。含硅的物质、碳酸盐等。复杂的物理、化学变化复杂的物理、化学变化硅酸盐产品硅酸盐产品3. 硅酸盐产品分类：硅酸盐产品分类：陶瓷。陶瓷。传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料 通过，以上幻灯片提示，谁能说出什么是硅酸通过，以上幻灯片提示，谁能说出什么是硅酸盐材料？自然界中那些物质是硅酸盐或硅的氧化盐材料？自然界中那些物质是硅酸盐或硅的氧化物？传统硅酸盐产品以什么物质为原料生产？原物

4、？传统硅酸盐产品以什么物质为原料生产？原料又有什么结构特殊性？料又有什么结构特殊性？陶瓷、水泥、玻璃等是硅酸盐材料；陶瓷、水泥、玻璃等是硅酸盐材料；沙石、黏土、石英、石棉、高龄石等许多矿物是沙石、黏土、石英、石棉、高龄石等许多矿物是硅酸盐或硅的氧化物；硅酸盐或硅的氧化物；传统硅酸盐产品以黏土、钾长石和钠长石为原料。传统硅酸盐产品以黏土、钾长石和钠长石为原料。传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料结构中都含有硅氧四面体结构中都含有硅氧四面体 特点：稳定性高、硬度高、特点：稳定性高、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等腐蚀等传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料1. 1. 陶瓷陶瓷(Ch

5、ina)(China)主要原料：黏土主要原料：黏土 传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、冷却冷却 反应原理：复杂的物理、化学变化反应原理：复杂的物理、化学变化 主要成分：硅酸盐主要成分：硅酸盐 主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。绝缘、易成型等优点。 一、传统硅酸盐材料一、传统硅酸盐材料陶瓷陶瓷陶瓷器制造过程示意图陶瓷陶瓷你能说出陶釉的成分吗？你能说出陶釉的成分吗？ 金属及金属氧化物，如红色金属及金属氧化物，如红色CuCu2 2O O。陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷主原料要主原料要 生产过程生产过程反

6、应条件反应条件种类种类性能性能黏土黏土v混合混合v成型成型v干燥干燥v烧结烧结v冷却冷却高温高温土器土器陶器陶器炻器炻器瓷器瓷器抗氧化、抗氧化、抗酸碱腐抗酸碱腐蚀、耐高蚀、耐高温、绝缘、温、绝缘、易成型易成型陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷是由黏土在高温下烧制而成，根据原料和烧制温度的不同主要分为：土器、陶器、炻器、瓷器。土器土器：含杂质比较高的粘土在适当的温度下而成的，如常见的砖、瓦。瓷器瓷器：需要纯净的粘土做原料，温度也更高，瓷器比陶器磁体白净质地致密。陶瓷陶瓷主要种类：主要种类：土器：砖瓦土器：砖瓦( (自然冷却，自然冷却，FeFe2 2O O3 3含量较多含量较多) )( (淋水冷却，淋水冷却，FeF

7、e3 3O O4 4、FeOFeO较多较多) )陶器：陶器：彩陶彩陶江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑瓷器：瓷器：碗盘碗盘茶具茶具收藏珍品收藏珍品炻器：炻器： 水缸、砂锅水缸、砂锅景德镇陶瓷景德镇陶瓷青瓦青瓦陶瓷陶瓷2. 玻璃玻璃（1 1） 原原 料：纯碱、石灰石和石英料：纯碱、石灰石和石英 （2 2） 主要设备：玻璃熔炉主要设备：玻璃熔炉 （3 3）生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，）生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却成型冷却（4 4）反应原理：复杂的物理、化学变化，主）反应原理：复杂的物理、化学变化，主要反应要反应Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+C

8、O2 高温 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高温玻璃玻璃（5 5） 主要成分主要成分：Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 （6 6） 主要性能：玻璃态物质，没有固主要性能：玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化。定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化。 （Na2OCaO6SiO2）玻璃玻璃种类特性用途普通玻璃 高温下易软化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂运动器材，微波通讯器材，汽车、火车的窗玻璃等玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀太空飞行员的衣服、玻璃钢等光学玻璃透光性能好，有折光性和色散性眼镜片，照相机、显微

9、镜、望远镜等中的凹凸透镜石英玻璃膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光化学仪器，高压水银灯、紫外灯等的灯壳，光导纤维，压电晶体等几种玻璃的特性及比较几种玻璃的特性及比较玻璃玻璃a.普通玻璃普通玻璃(钠玻璃钠玻璃) 是用是用石英砂石英砂、纯碱纯碱和和 石灰石石灰石共熔而制得的共熔而制得的 一种无色透明的熔体：一种无色透明的熔体： 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属氧化物些金属氧化物,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CoO 呈蓝色呈蓝色加入加入

10、Mn2O3 呈紫色呈紫色加入加入Cr2O3 呈绿色呈绿色加入加入Cu2O 呈红色呈红色c.钢化玻璃钢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.防弹玻璃又称为夹层玻璃。当受到外部撞击的时候，夹层可将受到的力发散开来，减少了子弹等武器的冲击力，进而保护了受保护者的安全！玻璃玻璃 f.光学玻璃光学玻璃玻璃玻璃g. 石英玻璃石英玻璃玻璃玻璃1、普通、普通玻璃加热到一定温度后急剧冷却，就可玻璃加热到一定温度后急剧冷却，就可以得到钢化玻璃。以得到钢化玻璃。2、氢氟酸氢氟酸(HF)对玻璃具有腐蚀作用，可用于在对玻璃具有腐蚀作用，可用于在玻璃上雕刻各种精美图案，也可用于在玻璃仪玻璃上雕刻各种精

11、美图案，也可用于在玻璃仪 器器(量筒、滴定管等量筒、滴定管等)上标注刻度及文字。上标注刻度及文字。 SiO2+4HF=SiF4+2H2O玻璃玻璃 在玻璃中加入适量的溴化银在玻璃中加入适量的溴化银(AgBr)(AgBr)和氧化铜和氧化铜的微小晶粒，经过适当的热处理，可以制成变色的微小晶粒，经过适当的热处理，可以制成变色玻璃。当强光照射到玻璃上，溴化银分解为银和玻璃。当强光照射到玻璃上，溴化银分解为银和溴单质，分解出的银原子聚集成银的微小晶粒，溴单质，分解出的银原子聚集成银的微小晶粒，使玻璃呈现暗棕色，能挡住大部分光线。使玻璃呈现暗棕色，能挡住大部分光线。 光线变暗，银和溴在氧化铜的催化作用下，重

12、光线变暗，银和溴在氧化铜的催化作用下，重新生成溴化银。于是玻璃的颜色自动变浅，透光新生成溴化银。于是玻璃的颜色自动变浅，透光性增强。性增强。玻璃玻璃玻璃态物质玻璃态物质 玻璃的结构特点玻璃态物质 玻璃是无定形硅酸盐的混合物，属于玻璃态物质。 玻璃态物质没有固定的熔点，可以在某一温度范围内逐渐软化变成液态。在软化状态时，玻璃可吹制或轧成一定形状的制品。玻璃玻璃思考：思考：玻璃为什么会被人工吹制成各种形状？玻璃为什么会被人工吹制成各种形状？ 普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔合在一起形成的物质，主要成分是SiO2。玻璃不是晶体，而是玻璃态物质，这类物质没有固定的熔点，而是在某个温度

13、范围内逐渐软化，在软化状态时，可被吹制成任何形状的制品。玻璃玻璃1.建筑用粘合剂建筑用粘合剂水泥水泥砂砂浆的成分是浆的成分是什么？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、沙子和水的混合物水泥、沙子和水的混合物水泥、沙子和碎石混合而成水泥、沙子和碎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 主要设备：水泥回转窑主要设备：水泥回转窑生产过程：生料研磨，高温煅烧得熟生产过程：生料研磨，高温煅烧得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸盐料，再加石膏研成粉末得普通硅酸盐水泥水泥辅助原料：石膏辅助原料：石膏作用是调节水泥硬作用是调节水泥硬化速度化速

14、度石膏石膏作用是调节水泥硬化速度作用是调节水泥硬化速度水泥水泥硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料 、矿物组成及含量、矿物组成及含量 组组 分分 化化 学学 式式 符号符号 质量分数质量分数硅酸三钙硅酸三钙 3CaO.SiO2 C3S 0.370.60硅酸二钙硅酸二钙 2CaO.SiO2 C2S 0.150.37铝酸三钙铝酸三钙 3CaO.Al2O3 C3A 0.070.15铁铝酸四钙铁铝酸四钙 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF 0.100.18符号符号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转窑水泥回转窑水泥水泥主要成分

15、：硅酸三钙主要成分：硅酸三钙(3CaO(3CaOSiOSiO2 2) )、 硅酸二钙硅酸二钙(2CaO(2CaOSiOSiO2 2) )、铝酸三钙、铝酸三钙(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：水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土砂浆、混凝土、钢筋混凝土 。反应原理：复杂的物理、化学变化反应原理：复杂的物理、化学变化 你听说过豆腐渣工程吗，产生现象的原因很多，你听说过豆腐渣工程吗，产生现象的原因很多，但都与水泥标号有关，查阅资料了解水泥标号有但都与水泥标号有关，查阅资料了解水泥标号有关问题。关

16、问题。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、纯碱、石灰石石英、纯碱、石灰石粘土粘土主要设备主要设备回转炉回转炉玻璃熔炉玻璃熔炉陶瓷窑陶瓷窑反应条件反应条件高温高温高温高温高温高温反应原理反应原理复杂的物理、化学变复杂的物理、化学变化化NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2=Na=Na2 2SiOSiO3 3+ +COCO2 2 CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2=CaSiO=CaSiO3 3+CO+CO2 2复杂的物理化学变复杂的物理化学变化化主要成分主要成分3CaOSiO3CaOSiO2 22CaOSiO2CaOSiO2 23Ca

17、OAl3CaOAl2 2O O3 3NaNa2 2SiOSiO3 3、CaSiOCaSiO3 3、SiOSiO2 2成分复杂成分复杂特性特性水硬性水硬性玻璃态物质玻璃态物质抗氧化抗氧化. .酸碱酸碱. .腐蚀腐蚀 耐高温耐高温. .绝缘绝缘水泥、玻璃、陶瓷生产比较水泥、玻璃、陶瓷生产比较传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料1 1、熔融烧碱应选用的仪器是：、熔融烧碱应选用的仪器是： （ ） A.A.石英坩埚石英坩埚 B.B.普通玻璃坩埚普通玻璃坩埚 C. C.生铁坩埚生铁坩埚 D.D.陶瓷坩埚陶瓷坩埚C2、下列物质不属于硅酸盐的是：、下列物质不属于硅酸盐的是： （ ） A.粘土、粘土、 B.石英、石英、

18、 C.Al2(Si2O5)OH)4 D.Mg2SiO4 B3、石灰石是许多工业原料之一，但制取下列物质不、石灰石是许多工业原料之一，但制取下列物质不需要石灰石的是：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传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料4 4、与普通玻璃的成分相同的是、与普通玻璃的成分相同的是 （ ） A.A.钢化玻璃钢化玻璃 B.B.有色玻璃有色玻璃 C.C.光学玻璃光学玻璃 D.D.石英玻璃石英玻璃A5、下列物质具有固定熔沸点的是：、下列物质具有固定熔沸点的是： （ ） A.钢化玻璃钢化玻璃 B.漂白粉漂白粉 C.消石灰消石灰 D.水玻璃水玻璃C6、下列不属于硅酸盐产品