《玻璃、陶瓷和水泥》 学历案

《玻璃、陶瓷和水泥》学历案
一、学习目标
1、了解玻璃、陶瓷和水泥的主要成分、生产原料和生产过程。

2、理解玻璃、陶瓷和水泥的性质和用途，以及它们在生活和工业中的重要性。

3、掌握玻璃、陶瓷和水泥的化学性质，能够解释其在不同环境中的反应。

二、学习重难点
1、重点
（1）玻璃、陶瓷和水泥的生产原料和生产过程。

（2）玻璃、陶瓷和水泥的性质和用途。

2、难点
（1）玻璃、陶瓷和水泥的化学性质及相关化学反应的原理。

（2）理解生产过程中条件控制对产品质量的影响。

三、知识回顾
在学习玻璃、陶瓷和水泥之前，我们先来回顾一下一些相关的化学知识。

1、无机非金属材料的概念和常见种类。

2、硅及其化合物的性质，如二氧化硅的化学性质。

四、玻璃
1、主要成分
普通玻璃的主要成分是硅酸钠（Na₂SiO₃）、硅酸钙（CaSiO₃）和二氧化硅（SiO₂）。

2、生产原料
生产玻璃的原料主要有纯碱（碳酸钠，Na₂CO₃）、石灰石（碳酸钙，CaCO₃）和石英砂（主要成分二氧化硅，SiO₂）。

3、生产过程
将原料按一定比例混合后，放入玻璃熔炉中高温加热，发生一系列复杂的物理和化学变化。

主要反应有：
Na₂CO₃＋ SiO₂＝高温= Na₂SiO₃＋ CO₂↑
CaCO₃＋ SiO₂＝高温= CaSiO₃＋ CO₂↑
4、性质
（1）玻璃通常是透明的固体，具有一定的硬度，但质地较脆。

（2）玻璃一般不溶于水，耐酸腐蚀，但能被氢氟酸（HF）腐蚀。

SiO₂＋ 4HF ＝ SiF₄↑ ＋ 2H₂O
5、用途
（1）在建筑领域，用于制作窗户、玻璃幕墙等。

（2）在日常生活中，用于制作各种器皿、灯具等。

（3）在工业上，用于制作光学仪器、玻璃纤维等。

五、陶瓷
1、主要成分
陶瓷的成分比较复杂，主要包括黏土（含水的铝硅酸盐矿物）、石英和长石等。

2、生产原料
常见的原料有黏土、石英、长石等天然矿物。

3、生产过程
（1）制坯：将原料混合，制成具有一定形状的坯体。

（2）干燥：对坯体进行干燥处理，去除水分。

（3）烧结：将干燥后的坯体高温烧制，使其发生物理化学变化，形成坚硬的陶瓷制品。

4、性质
（1）陶瓷具有较高的硬度和强度，耐高温、耐腐蚀。

（2）大多数陶瓷是不透明的，但有些陶瓷可以制成半透明或透明的。

5、用途
（1）在日常生活中，用于制作餐具、茶具等。

（2）在建筑装饰中，用于地砖、墙砖等。

（3）在工业上，用于制作化工陶瓷、电器陶瓷等。

六、水泥
1、主要成分
水泥的主要成分是硅酸三钙（3CaO·SiO₂）、硅酸二钙
（2CaO·SiO₂）、铝酸三钙（3CaO·Al₂O₃）等。

2、生产原料
主要原料有石灰石（CaCO₃）、黏土和辅助原料（如铁矿粉）。

3、生产过程
（1）生料制备：将原料按一定比例混合、粉磨，制成生料。

（2）熟料煅烧：将生料在水泥窑中高温煅烧，得到熟料。

（3）水泥粉磨：将熟料和适量石膏一起粉磨，制成水泥。

主要反应有：
CaCO₃＝高温= CaO ＋ CO₂↑
2CaO ＋ SiO₂＝高温= 2CaO·SiO₂
4、性质
（1）水泥加水后会发生水化反应，逐渐变硬。

（2）水泥具有较强的粘结性和耐久性。

5、用途
（1）在建筑工程中，是重要的建筑材料，用于混凝土、砂浆等。

（2）在道路建设中，用于铺设水泥路。

七、玻璃、陶瓷和水泥的比较
1、成分比较
玻璃主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅；陶瓷成分复杂，主要含黏土、石英和长石；水泥主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙等。

2、生产原料比较
玻璃原料有纯碱、石灰石和石英砂；陶瓷用黏土、石英、长石；水
泥用石灰石、黏土和辅助原料。

3、生产过程比较
玻璃在熔炉中高温反应；陶瓷经过制坯、干燥、烧结；水泥则有生
料制备、熟料煅烧和粉磨。

4、性质和用途比较
玻璃透明、脆，用于建筑和日常用品；陶瓷硬度高、耐高温，用于生活和工业；水泥加水硬化，用于建筑工程和道路。

八、实际应用案例
1、某高楼大厦采用玻璃幕墙，分析其选用玻璃的特点和优势。

2、某历史建筑修复中使用传统陶瓷工艺，探讨陶瓷在文化保护中的作用。

3、一条新建公路使用水泥混凝土路面，说明水泥在道路建设中的重要性。

九、知识拓展
1、新型玻璃的种类和特点，如钢化玻璃、夹层玻璃等。

2、特种陶瓷的发展和应用，如高温陶瓷、生物陶瓷等。

3、绿色水泥的研发和前景。

十、学习总结
通过对玻璃、陶瓷和水泥的学习，我们了解了它们的成分、原料、生产过程、性质和用途。

这三种无机非金属材料在我们的生活和工业中发挥着重要作用，不断的技术创新也为它们的发展带来了更广阔的前景。

十一、练习与巩固
1、填空题
（1）玻璃的主要成分是_____、＿____和_____。

（2）生产水泥的主要原料有_____、＿____和_____。

2、简答题
（1）简述陶瓷的生产过程。

（2）解释水泥加水后硬化的原理。

3、应用题
（1）某工厂要生产一批玻璃器皿，从原料选择到生产过程应注意
哪些问题？
（2）在一个建筑项目中，如何根据具体需求选择合适的水泥品种？。