无机非金属材料实验一
实验一 晶体结构模型分析.ppt
将高温炉升温至750℃，保温30分钟，然后打开炉底盖同时，
松动吊样的铜丝使样品掉在地面（或水浴中）。
在另一高温炉升高到900℃保温30分钟淬冷或750℃淬冷后，
盖好电炉底盖，温到900℃，保温30分钟，然后再将样品
（第二个）淬冷。
把淬冷后的样品冷却后，取出，放在载玻片上用镊子平研细
（压碎）盖上盖玻片，在偏光显微镜下观察物镜。
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四、实验条件
1.药物天平
2.量筒
5.Na2CO3溶液（不同浓度）
8.承量瓶
9.蒸馏水
3.玻璃棒 4.烧杯（600ml）
6.秒表
7.试验用粘土
10.恩氏粘度计 （如图）
2019年8月18
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五、实验步骤
1、加水量对粘土泥浆流动性的影响的测定
取3支容量为600ml的烧杯，每杯放入80g粘土（天平精确到
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实验手段
把淬冷后的样品进行偏光显微镜分析或X-射线分析， 鉴定试样中相的种类，个数以及各相之间的数量关系，由 此确定在不同温度下系统的相变情况，做出对应的相图， 例如，某一组分的样品在t1温度下被淬冷后，经显微镜分 析全是玻璃相，那说明系统在t1温度下是全部熔融的液相： 在t2温度下被淬冷后,有部分玻璃相与相当数量的晶体,那说 明系统在t2温度下部分熔融。那么液相线温度应在t1和t2之 间，缩短实验温度间隔，就可以得出比较准确的液相线温 度。
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实验方法
研究相平衡的方法很多，淬冷法是一种静态法；它适用 于粘度高结晶慢的系统。例如硅酸盐系统。
淬冷法是把试样放在高温炉中，让炉温升到所要测量的 温度，保温一定时间，直到试样达到平衡状态，然后将高温 下的试样急剧冷却（在气浴，水浴，汞浴或油浴中）使相变 来不及进行，这样就可以保持高温时的平衡状态不变，以便 在室温下进行观察。
《专题二 第一节 无机非金属材料》作业设计方案-中职化学高教版加工制造类
《无机非金属材料》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本次作业旨在帮助学生掌握无机非金属材料的基本概念和基础知识，了解无机非金属材料在日常生活和工业生产中的应用，同时培养学生的实践操作能力和问题解决能力。
二、作业内容1. 课堂讨论：让学生分组讨论无机非金属材料的主要类型及其应用场景，每组选择一种典型材料进行详细介绍。
要求学生对材料的特点、制备工艺、应用领域等进行归纳总结。
2. 实验操作：选取一种无机非金属材料（如玻璃、陶瓷、水泥等）进行制备实验，包括材料的制备步骤、制备过程中的注意事项、材料的质量检测等。
要求学生按照实验指导书独立完成实验，并记录实验过程和结果。
3. 案例分析：选择一个实际的无机非金属材料生产案例，让学生分析生产过程中的工艺流程、技术要点、质量控制等，培养学生的工程思维和实践能力。
4. 自我总结：要求学生撰写一篇短文，总结本次课程所学到的无机非金属材料知识，包括基本概念、分类、制备方法、应用领域等，以及自己在实践操作和案例分析中的收获和体会。
三、作业要求1. 作业内容应围绕课程所学知识，结合实际应用进行讨论、实验和案例分析，避免空洞无物。
2. 实验操作应按照实验指导书进行，确保实验安全和材料质量。
3. 案例分析应分析透彻，提出改进建议，具有实际指导意义。
4. 总结短文应简洁明了，重点突出，字数在300字左右。
四、作业评价1. 评价标准：作业完成情况、讨论积极性、实验操作规范性、案例分析深度和广度等。
2. 评价方式：教师评分与学生互评相结合，确保评价的公正性和客观性。
五、作业反馈1. 学生应积极提交作业，并在作业中提出自己在课程学习中的疑惑和收获，以便教师更好地了解学生的学习情况。
2. 教师应对学生的作业进行及时反馈，包括优点和不足，并提出改进建议，以促进学生的学习进步。
3. 教师应收集学生的反馈意见，不断完善和调整作业设计方案，以提高课程质量和学生的学习效果。
通过本次作业设计方案，希望能够帮助学生更好地掌握无机非金属材料的相关知识，提高其实践操作能力和问题解决能力。
高中化学无机非金属材料教案
高中化学无机非金属材料教案一、教学目标1. 让学生了解无机非金属材料的定义、特点和应用领域。
2. 使学生掌握无机非金属材料的主要制备方法。
3. 培养学生对无机非金属材料的兴趣和认识，提高其创新意识和实践能力。
二、教学内容1. 无机非金属材料的定义及特点2. 无机非金属材料的分类和应用3. 无机非金属材料的制备方法4. 常见无机非金属材料实例分析5. 无机非金属材料在现代科技中的应用三、教学重点与难点1. 重点：无机非金属材料的定义、特点、分类、应用和制备方法。
2. 难点：无机非金属材料的制备方法和应用领域的拓展。
四、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生主动探究无机非金属材料的相关知识。
2. 利用案例分析法，使学生了解无机非金属材料在实际生活中的应用。
3. 采用小组讨论法，培养学生团队合作意识和解决问题的能力。
4. 利用实验教学法，提高学生动手操作能力和实验技能。
五、教学准备1. 准备相关PPT、案例资料、实验器材和药品。
2. 设计好相关问题，准备课堂讨论和回答。
3. 安排好实验内容和实验指导。
【导入】（简要介绍无机非金属材料的概念，引发学生兴趣。
）【讲解】1. 无机非金属材料的定义及特点（讲解无机非金属材料的定义，通过对比有机非金属材料，突出其特点。
）2. 无机非金属材料的分类和应用（讲解无机非金属材料的分类，举例说明各种材料的应用领域。
）3. 无机非金属材料的制备方法（讲解无机非金属材料的制备方法，包括传统方法和现代制备技术。
）【案例分析】（分析具体无机非金属材料实例，如玻璃、陶瓷等，引导学生了解其在实际生活中的应用。
）【小组讨论】（提出相关问题，让学生分组讨论，培养团队合作意识和解决问题的能力。
）【实验教学】（安排实验内容，指导学生进行实验操作，培养动手能力和实验技能。
）【总结】（回顾本节课所学内容，强调重点知识，布置课后作业。
）六、教学进程1. 课前准备：教师提前准备相关资料，设计好教学问题和案例分析。
无机非金属材料实验-玻璃的熔制
得玻璃的熔化为1300℃。
以上得到的这个温度只是玻璃形成的
温度，为了得到符合要求的玻璃液，必须提
高温度，以使玻璃液能够更好地排除气泡和
均化。为此，必须考虑电炉升温速度、在什
么温度保温、保温时间多长等问题。
1. 900℃ 保温30分钟(以4～6℃/分钟的升 温速度升温） 2. 1200 ℃保温60分钟 3. 1400 ℃保温120分钟
入B2O3、方解石引入CaO、氧化锌引入ZnO、 纯碱引入R2O(Na2O+K2O)， 采用白砒与硝酸钠为澄清剂，萤石为助熔剂。
表4
原料的化学组成
玻璃配合料的计算
设原料均为干燥状态，计算时不考虑其水分的问题
１。计算石英粉与长石的用量。设熔制 100kg玻璃需要石英粉xkg, 长石粉ykg. 按
照玻璃组成中SiO2和Al2O3的含量可以列出： 0.9989x + 0.6906y=70.5
③对耐火材料的侵蚀小。
玻璃熔制实验所需的原料一般分为工业 矿物原料和化工原料。在研制一种新玻璃 品种时，为了排除原料中的杂质对玻璃成 分被动的影响，尽快找到合适的配方，一 般都采用化工原料(化学纯或分析纯)来做 实验。本实验选用化工原料。
当实验室研究完成，用化工原料熔制出
的新型玻璃已满足各种性能要求时，就要
玻璃液的冷却
让玻璃液的粘度增
高至成形所需的范
围。通常温度降低
200～300℃。
纵观玻璃熔制的全过程，就是把合格的配 合料加热熔化使之成为合乎成型要求的玻璃 液。其实质就是把配合料熔制成玻璃液，把 不均质的玻璃液进一步改善成均质的玻璃液， 并使之冷却到成型所需要的粘度。因此，也 可把玻璃熔制的全过程划分为两个阶段，即
人教版(2019)高中化学 必修二 学案 5.3无机非金属材料
无机非金属材料【学习目标】1.通过阅读教材、分组实验，初步认识硅酸盐的组成、性质及基本用途。
2.通过阅读教材、观察图片、思考讨论，认识传统的硅酸盐产品和具有传统功能的含硅材料。
3.通过阅读填空、拓展探究，认识单质硅的存在、性质和用途，树立绿色化学是一种可持续发展的意识。
【学习重点】硅和硅酸钠的重要性质。
【学习难点】硅和硅酸钠的重要性质。
【学习过程】旧知回顾：1.实验室盛放碱溶液的试剂瓶一般用橡皮塞的原理防止普通玻璃种含有的二氧化硅与碱液反应生成具有黏性的23Na SiO ，导致瓶塞无法打开。
2.（1）硅酸：硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸 不能 （填“能”或“不能”）使紫色石蕊溶液变红色。
①硅酸不稳定，受热易分解：2332H SiO SiO H O ∆+。
②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为：33222H SiO 2NaOH Na SiO 2H O +=+。
③硅酸在水中易聚合形成胶体。
硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。
3．硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，浓度大时可形成硅酸凝胶。
硅酸凝胶经干燥脱水得到硅胶（或硅酸干凝胶），具有较强的吸水性，常用作干燥剂及催化剂载体。
新知预习：阅读教材并填写下列空白：1.硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，在自然界分布极广。
溶解性大多不溶于水，稳定性较好。
常用的硅酸盐是23Na SiO ，其水溶液称为水玻璃，可用作制硅胶及木材防火剂等。
2.硅酸盐的主要产品有陶瓷、水泥、玻璃。
3.硅的主要用途是半导体材料（硅芯片、光电池等）。
【同步学习】情景引入：中国有着悠久历史的陶瓷，生活中的玻璃，以及盖房子用的水泥，它们的主要化学成分是什么？自然界中形形色色的各种矿石其组成成分又是什么？硅酸盐材料活动一认识硅酸盐1.阅读完善：阅读教材，进一步完善“新知预习1”。
2.3.分组实验：阅读教材，并填写对应表格。
4.阅读了解：阅读教材，了解硅酸盐的丰富性和多样性。
陶瓷实验报告
华南师范大学实验报告专业：材料化学课程名称：无机非金属材料实验指导老师：实验项目：陶瓷的制备实验一、实验目的1.掌握陶瓷配料方案的确定方法，确定陶瓷的配料方案；2.确定陶瓷坯料配方，并且掌握陶瓷坯料的计算方法；3.掌握陶瓷坯料制备的步骤及成型方法；4.掌握陶瓷釉料配方的确定和釉料配方的计算；5.根据陶瓷制备的原理、工艺方法制备出陶瓷样品，并且根据陶瓷样品表现分析其原因。
二、实验原理本次实验选择制备长石质瓷，长石质瓷属于长石-石英-高岭土为主的三组分配料。
一般的烧成温度范围在1250℃-1350℃，满足实验室的熔炉要求（≦1400℃）。
一般长石质瓷的组成范围为：SiO2Al2O3R2O+RO通过上述工艺要求确定陶瓷坯料的配方，为了改善陶瓷的外观及性能，同时还会适当的加入其他陶瓷坯料的配料成分。
陶瓷坯体成型以后，往往还要在其表面制备一层釉层。
一般的说，釉层基本上就是一种硅酸盐玻璃。
釉的作用在于改善陶瓷制品的表面性能，使制品表面光滑，对液体和气体具有不透过性，不易沾污；其次，可提高制品的机械强度、电学性能、化学稳定性和热稳定性。
因此，釉的配方主要通过硅酸盐玻璃的配方确定，前面的玻璃实验中已经确定。
三、实验样品与器材根据实验原理，由于实验室的熔炉的最高温度为1400摄氏度。
而长石质瓷的一般烧成温度在1250-1350℃。
因此符合实验室要求。
而长石质瓷组成范围在直线ME附近的两侧。
所以选取了如图所示的点SiO2-K2O-Al2O3(60%-15%-25%). 再对此点进行修正：由于K2O、Na2O的含量过高会使陶瓷的热稳定性大大降低，因此其含量一般不高于5%。
修正SiO2含量为68%、K2O、Na2O总的含量为5.5%。
此外Al2O3含量过高会使烧成温度升高。
因此其含量不可过高，将其改为20%。
少量加入其他氧化物如Fe2O3、BaO、CaO、MgOSiO2Fe2O3BaO MgO Al2O3K2O Na2O合计68% 0.20% 0.40% 0.20% 20% 4.0% 1.5% 94.3% 根据实验室具有的实验药品：高岭土（Al2O3·2SiO2·2H20）Na2CO3石英（SiO2）BaO碱式Mg2O3（4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O）Fe2O3K2CO3确定坯料中各矿物或化学原料的组成：釉料的配方及质量由玻璃的配方成分再加入适当的Al 2O 3，得到最终釉料的配方及质量如下：终上所述，本实验的实验药品情况： 高岭土（Al 2O 3·2SiO 2·2H 20） 石英（SiO 2）碱式Mg 2O 3（4MgCO 3·Mg(OH)2·5H 2O ） Al 2O 3 Ca(NO 3) H 2O 38.28g 13.4259g1.73g 0.050g 1.3352g 0.05MLNa 2CO 3 BaO Fe 2O 3 K 2CO 3 CuSO 41.7849g 0.16g 0.08g 3.1149g 0.2g实验器材：搅拌器具、高温熔炉、烘箱、烧杯等四、实验步骤1.按照上述计算称取陶瓷坯体原料；2.将各种原料均匀混合，并逐步加入一定量的水，使得坯土具有一定塑性。
无机非金属材料实验(五)
二. 基本原理
泥浆在流动时，其内部存在着摩擦力。内摩擦力的 大小一般用“粘度”的大小来反映，粘度的倒数即为流 动度。
相对粘度
纯液体和真溶液可根据泊赛定律测定其绝对粘度。
对于泥浆这种具有一定结构特点的悬浮体和胶体系统， 一般只测定其相对粘度(即泥浆与水在同一温度下，流出 同体积所需时间之比)。粘度越大，流动度就越小。
试样处理
试 样 加 蒸馏水 的 毫升数 (ml)
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水浴温度 (℃)
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流出100ml泥浆所需的 时间(秒)
编 号
名 称
静止30秒 钟
静止30分 钟
相 对 粘 度
厚 化 度
1 2 3 100 腐植 酸钠 0.15 0.3 70
27.83 27.90 27.76
29.7 29.9 29.5
2.53 2.54 2.52
率低，又具有良好流动性和稳定性的泥浆。缩短浇注时间，
必须给泥浆掺入添加剂，常规的为电解质添加剂。
电解质作用原理及种类见书P218～219。 实践证明，电解质对泥浆流动性等性能的影响是很大 的，即使在含水量较少的泥浆内加入适量电解质后，也能 得到象含水量多时一样或更大的流动度。而确定合理的电 解质配比，不能凭理论推测，应根据具体原料和操作条件， 通过实验来确定。
稀释泥浆的电解质，可单独使用或几种混合使用，其
加入量必须适当。若过少则稀释作用不完全，过多反而引 起凝聚。适当的电解质加入量与合适的电解质种类，对于
不同粘土必须通过实验来确定。一般电解质加入量控制在
不大于0.5 % (对于干料而言)的范围内。 在选择电解质，并确定各电解质的最适宜用量时，一 般是将电解质加入粘土泥浆中，并测该泥浆的流动度。对 泥浆胶体，流动度用相对粘度来表示，即测定泥浆与水在 同一温度下，流出同一体积所需流出的时间之比来表示。
无机非金属材料专业实验
无机非金属材料专业实验1 实验简介无机非金属材料是指没有金属元素或金属元素含量非常少的材料。
这些材料具有特殊的化学与物理性质，被广泛地应用于工业、建筑、医疗、农业等领域。
本实验将探究无机非金属材料中的氧化物、硫酸盐和硅酸盐的结构与性质。
2 实验材料与仪器设备- 洗净并烘干的试管- 火柴- 锥形瓶- 磁力搅拌器- 蒸馏水- 常温盐酸- 碘液- 沉淀剂：硫酸钠、硫酸铜、硝酸银- 实验室天平- 恒温器3 氧化物的性质研究3.1 实验步骤将锥形瓶中放入适量的锰矿石和蒸馏水，并点火慢慢加热沸腾，直至观察到深红色的气体反应。
关闭火源后，再加入少量的碘液，观察到生成褐色沉淀。
用硫酸钠与硫酸铜对褐色沉淀进行检验结论。
3.2 实验结果经实验，我们可以得出以下结论：- 生成的深红色气体为氧气。
- 加入少量碘液后生成的褐色沉淀为二氧化锰。
- 用硫酸钠与硫酸铜对褐色沉淀进行检验，观察到沉淀剂混合后的溶液仍呈无色，说明二氧化锰不具有硫酸根离子（SO42-）和铜离子（Cu2+）离子间的反应性。
3.3 结论氧化物是由氧原子和非金属元素组成的化合物。
在我们的实验中，锰矿石中含有锰的氧化物，我们可以通过试验的过程分析锰酸化合价的变化，较好的证明了二氧化锰的存在。
4 硫酸盐的性质研究4.1 实验步骤在试管内加入硝酸银，加少量盐酸，得到白色的一沉淀，再加入盐酸，观察溶液状态。
4.2 实验结果通过实验可得如下结论：- 在试管中加入硝酸银，再加少量盐酸，得到白色的一沉淀，这说明存在着硫酸银。
- 加入更多的盐酸，观察到沉淀逐渐地溶入溶液。
4.3 结论硫酸盐一般是由金属元素和硫酸基离子组成的，硫酸银是硫酸盐的典型代表。
此外，硫酸银也是一种在实验室中较为常见的沉淀剂之一。
通过实验，我们可以了解硫酸银在酸性环境和碱性环境下的表现特点与规律。
5 硅酸盐的性质研究5.1 实验步骤将三种离子交换树脂分别置于水溶液中，再加入酚酞指示剂。
通过比较，分析不同离子交换树脂对硅酸盐的吸附能力。
玻璃制备实验报告
华南师范大学实验报告学生姓名何嘉棋梁涌滨学号20122400078 20122400015专业材料化学年级、班级2012级课程名称无机非金属材料实验实验项目玻璃的制备实验类型验证设计综合实验时间2013 年12 月13日实验指导老师罗穗莲实验评分一.【实验目的】学习实验室条件下制备玻璃材料的基本训练学习玻璃的基本组成和配制二.【实验原理】绿色钠钙硅玻璃配方查资料得，钠钙硅玻璃化学组成范围如下表所示，由书上的钠钙硅玻璃的三元相图，SiO2 Na2O CaO65.8% 14.7% 8.5%，来提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度和折射率。
加入MgO，范围为3.5%以下，是网络外体氧化物，可以使玻璃的硬化上单变慢，改善玻璃成形性能。
加入BaO，范围为0.5~1.0%，增加玻璃的折射率、密度、光泽和化学稳定性。
加入少量的Fe2O3作为脱色剂，加入少量的Cr2O3作为着色剂。
加完以下的原料之后为： Z=4R=(65.9*2+7.7*3+14.8+8.5+1.8+0.5+0.6*3+0.1*)/65.9=2.64X+Y=Z,X+Y/2=R,算去X 为1.28，Y 为2.72≈3，四面体三个是桥氧。
玻璃应该能连接成三维网络，应该保持较高的强度。
三.【实验药品与仪器】药品：二氧化硅 碳酸钙 碳酸钠 碱式碳酸镁 氧化铝 碳酸钡 氧化铁 碎玻璃仪器：坩埚四.【实验步骤】1、计算个组分原料使用配比。
2、将二氧化硅，碳酸钙，碳酸钠，碱式碳酸镁，氧化铝，碳酸钡，氧化铁，碎玻璃按照配比混合，研磨均匀。
五.【实验现象与分析】实验现象：玻璃内部产生较多裂纹，玻璃颜色为绿色，制备玻璃易碎。
结果分析： 名称SiO2 Al2O3 Na2O CaO MgO BaO Fe2O3 Cr2O3 比例（%）65.9 7.7 14.8 8.5 1.8 0.5 0.6 0.11、玻璃内部裂纹较多，证明在烧制过程中出现了较多的玻璃缺陷部分。
无机材料物理性能实验 (2)
实验一 测定无机非金属材料的介电常数一、实验目的1、掌握测定无机非金属材料介电常数的操作过程二、实验原理相对介电常数通常是通过测量试样与电极组成的电容、试样厚度和电极尺寸求得。
相对介电常数(εr )测试可用三电极或二电极系统。
对于二电极试样，由于方形电容C x 的计算公式是：dYX C ⋅⋅⋅=0r x εε （1）因此，待测材料的介电常数可以表示为：YX dC ⋅⋅⋅=0x r εε （2）式2中C x 为试样电容(法)，X 为电极长度(米)，Y 为电极宽度(米)，d 为电极板之间的距离(米)，ε0=8.854 187 818× 10-12法拉/米(F/m)。
图1 电容法测量材料介电常数示意图测试中，选择电极极为重要。
常用的是接触式电极。
可用粘贴铝箔、烧银、真空镀铝等方法制作电极，但后者不能在高频下使用。
低频测量时，试样与电极应屏蔽。
在高频下可用测微电极以减小引线影响。
在某些特殊场合，可用不接触电极，例如薄膜介电性能测试和频率高于30兆赫时介电性能的测量。
无机材料物理性能课程实验指导书三、实验仪器PGM—2型数字小电容测试仪、玻璃刀、玻璃板、游标卡尺、铝质平板电极、连接导线四、实验步骤1、采取边长为100×100mm的正方型玻璃板，记录电极板的长X、宽Y以及实际玻璃板的厚度d。
2、按照图1连接仪器。
3、开启数字电容仪。
4、松开电极板紧定螺丝，将上电容板台到适当高度，在中间放入一块测量好的玻璃，使上下电容板与玻璃板相接触，然后旋紧固定螺丝。
5、读取电容数字。
6、然后重复4、5步骤，将玻璃板换成2-5块，分别测出其电容值。
7、结束实验，关闭仪器。
实验数据五、思考题1.介电常数与介电材料的厚度有什么样的关系？2.介电现象是如何产生的？实验二 热电效应实验一、实验目的1、了解热电材料的赛贝克(seeback)定律，珀耳帖(Peltier)效应，汤姆孙效应等热电材料的特性。
2、熟练的使用万用表来测量热电效应产生的电势差。
无机非金属材料实训报告
一、前言无机非金属材料，作为我国国民经济建设和国防科技的重要基础材料，具有广泛的应用前景。
为提高我国无机非金属材料的研究和应用水平，加强学生的实践能力和创新能力，我们组织了本次无机非金属材料实训。
通过本次实训，使学生深入了解无机非金属材料的制备、性能及应用，培养学生的动手能力和团队合作精神。
二、实训目的1. 熟悉无机非金属材料的分类、性质和制备方法；2. 掌握无机非金属材料的基本性能测试方法；3. 了解无机非金属材料在各个领域的应用；4. 培养学生的动手能力、团队协作精神和创新意识。
三、实训内容1. 无机非金属材料的分类及性质（1）无机非金属材料可分为：氧化物、硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、碳酸盐等；（2）无机非金属材料的性质包括：硬度、密度、热稳定性、电绝缘性、化学稳定性等。
2. 无机非金属材料的制备方法（1）熔融法：将原料在高温下熔融，然后进行成型、烧结等工艺；（2）固相反应法：将原料在高温下进行固相反应，得到所需的产物；（3）化学气相沉积法：利用化学反应在基板上沉积材料，形成所需的结构。
3. 无机非金属材料的性能测试（1）硬度测试：通过硬度计测量材料的硬度；（2）密度测试：通过密度计测量材料的密度；（3）热稳定性测试：通过高温炉加热材料，观察其变化；（4）电绝缘性测试：通过电绝缘测试仪测量材料的电阻；（5）化学稳定性测试：将材料置于特定溶液中，观察其变化。
4. 无机非金属材料的应用（1）建筑材料：如水泥、玻璃、陶瓷等；（2）电子材料：如陶瓷电容器、光电子器件等；（3）能源材料：如燃料电池、太阳能电池等；（4）环保材料：如催化剂、吸附剂等。
四、实训过程1. 实训前期准备：了解实训目的、内容，准备实验材料、仪器等；2. 实训过程：按照实训指导书进行实验操作，观察实验现象，记录实验数据；3. 实训总结：分析实验结果，总结实验过程中的经验教训。
五、实训成果1. 学生掌握了无机非金属材料的分类、性质和制备方法；2. 学生熟悉了无机非金属材料的性能测试方法；3. 学生了解了无机非金属材料在各个领域的应用；4. 学生的动手能力、团队协作精神和创新意识得到提高。
无机非金属材料
无机非金属材料（1）主讲：黄冈中学优秀化学教师汪响林一、传统硅酸盐材料1、传统硅酸盐材料简介(1）含义：在材料家族里，有一类非常重要的材料叫做无机非金属材料。
最初无机非金属材料主要是指硅酸盐材料，所以硅酸盐材料也称为传统无机非金属材料.像陶瓷、玻璃、水泥等材料及它们的制品在我们日常生活中随处可见.由于这些材料的化学组成多属硅酸盐类，所以一般称为硅酸盐材料。
（2）原料:传统硅酸盐材料一般是以黏土（主要成分为）、石英（主要成分为SiO2）、钾长石（主要成分为）和钠长石（主要成分为）等为原料生产的。
(3)结构和性质特点:这些原料中一般都含有硅氧四面体——结构单元。
由于硅氧四面体结构的特殊性，决定了挂酸盐材料大多具有稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点。
2、陶瓷(1)原料：黏土（2)设备：窑炉（3)工序:混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶瓷器（4）原理：高温下，复杂的物理化学变化。
（5)种类:土器、瓷器、炻器等.(6）彩釉：烧制前，在陶瓷制品胚体表面涂一些含金属及其化合物的釉料，在烧结过程中因窑内空气含量的变化而发生不同的氧化还原反应，即产生表面光滑、不渗水且色彩丰富的一层彩釉。
彩釉中的金属元素烧制时空气用量与彩釉颜色空气过量空气不足黄、红、褐、黑蓝、绿黄绿红紫、褐褐、黑褐黄、绿、褐蓝绿蓝、淡蓝蓝（7）特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。
3、玻璃(1）原料：纯碱、石灰石、石英砂(2）设备：玻璃熔炉（3）工序：原料粉碎→加热熔融→澄清→成型→缓冷→玻璃（4)原理:高温下，复杂的物理化学变化。
主要反应:(5）种类及特性：种类特性用途普通玻璃在较高温度下易软化窗玻璃、玻璃器皿等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、紫外灯罩等光学玻璃透光性好、有折光性和色散性眼镜、照相机、显微镜和望远用透镜等玻璃纤维耐腐蚀、耐高温、不导电、隔热、防虫蛀玻璃钢、宇航服、光导、通信材料钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、高强度、抗震裂运动器材、汽车、火车用窗玻璃等有色玻璃蓝色（含）、红色（含）、紫色(含）、绿色（含）、普通玻璃的淡绿色（含二价铁)4、水泥(1)原料:黏土、石灰石、辅助原料(2）设备：水泥回转窑（3)工序：原料研磨得生料→生料煅烧得熟料→再配以适量辅料(石膏、高炉矿渣、粉煤灰等）→研磨成细粉→水泥(4)原理:复杂的物理化学变化。
中南大学无机材料实验-高岭土报告
高岭土实验报告高岭土简介地球上的矿产，主要分为能源矿产、金属矿产和非金属矿产三种类型。
高岭土是一种重要的非金属矿产，与云母、石英、碳酸钙并称为四大非金属矿。
高岭土主要由小于2个微米的微小片状、管状、叠片状等高岭石簇矿物(高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等)组成，理想的化学式为AL2O3-2SiO2-2H2O，其主要矿物成分是高岭石和多水高岭石，除高岭石簇矿物外，还有蒙脱石、伊利石、叶腊石、石英和长石等其它矿物伴生。
高岭土的化学成分中含有大量的AL2O3、SiO2和少量的Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。
中国是世界上最早发现和利用高岭土的国家。
远在3000年前的商代所出现的刻纹白陶，就是以高岭土制成。
江西景德镇生产的瓷器名扬中外，历来有"白如玉、明如镜、薄如纸、声如罄"的美誉。
现在国际上通用的高岭土学名--Kaolin，就是来源于景德镇东郊的高岭村边的高岭山。
据史料记载，法国传教士昂特柯莱，在1712年一份著名的书简中向欧洲专门介绍过高岭山上瓷土的特点,该文对全世界的瓷器制造业产生过深远的影响，是高岭土在欧洲逐渐得名，并成为该类瓷土在国际上的通用名词。
高岭土-高岭土的特性和用途质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。
因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。
有报道称，日本还有将高岭土用于代替钢铁制造切削刀具、车床钻头和内燃机外壳等方面应用。
特别是最近几年，现代科学技术飞速发展，使得高岭土的应用领域更加广泛，一些高新技术领域开始大量运用高岭土作为新材料，甚至原子反应堆、航天飞机和宇宙飞船的耐高温瓷器部件，也用高岭土制成。
目前，全球高岭土总产量约为4000万吨(该数据属于简单的国与国产量的相加，其中没有统计原矿的贸易量，包含较多的重复计算)，其中精制土约为2350万吨。
实验一 粉体真密度的测定
无机材料工艺实验实验一、粉体真密度的测定一、实验目的及意义粉体真密度是粉体材料的基本物性之一，许多无机非金属材料都采用粉状原料来制造，因此在科研或生产中经常需要测定粉体的真密度。
在制造水泥或陶瓷材料中，需要对粘土的颗粒分布球磨泥浆细度进行测定，都需要真密度的数据。
对于水泥材料，其最终产品就是粉体，测定水泥的真密度对生产单位和使用单位都具有很大的实用意义。
（1） 掌握用比重瓶法测定真密度的原理和方法；（2） 学习真空干燥箱的正确使用。
二、实验原理1．真比重（真密度）：粉体质量与其真体积的比值，真体积是指不包括存在于粉体颗粒内部的封闭气孔。
2.粉体真密度的测定方法分为：浸液法和气体容积法。
浸液法是将粉末浸入在易润湿颗粒表面的浸液中，通过真空脱气或加热的方法排除粉体中的气泡，再测定粉末所排除的液体体积。
浸液法主要有比重瓶法和悬吊法。
气体容积法是以气体替代液体。
本实验用比重瓶法。
真密度ρ计算公式：ρ=)()(s sl o l o s m m m m m m ----l ρ 式中：o m --------------------比重瓶的质量，g ；s m ------------------（比重瓶+粉体）的质量，g ；l m -------------------（比重瓶+液体）的质量，g ；sl m ------------------（（比重瓶+粉体+液体）的质量，g ；l ρ-------------测定温度下浸液密度，g/cm -3。
三、实验仪器、试剂真空干燥箱，分析天平，比重瓶，干燥器、温度计，粉末试样，蒸馏水。
滤纸。
四、实验步骤1.测定准备（1）洗净比重瓶，在110℃烘干，然后迅速用夹子将比重瓶放入干燥器中冷却，冷却后称量比重瓶的质量o m 。
（2）取300ml 浸液（蒸馏水）放入真空干燥箱中脱气。
（3）测定浸液（蒸馏水）的密度。
2.操作步骤（1）在比重瓶中装入1/3比重瓶容量的粉体试样，在分析天平上精确称量，质量为sm 。
材料机械强度的测定
4．播料器和金属刮平尺
为控制料层厚度和刮平胶砂，应备有二个播料器和一金属刮 平直尺。
5．抗折强度试验机
抗折强度试验机，抗折夹具的加荷与支撑圆柱直径均为10± 0.1 mm，两个支撑圆柱中心距为100±0.2 mm。
6．抗压强度试验机
抗压强度试验机。在较大的五分四量程范围内使用时记录的 荷载应有±1%精度，并具有按2400 N/S±200 N/S速率的加荷能 力。
二．实验原理
混凝土受力破坏的过程，实际上是混凝土裂缝的发生 及发展的过程。也就是混凝土内部结构从连续到不连续的 演变过程。 混凝土是由水泥石及粗细骨料所组成的复合材料，它 的力学性质取决于水泥石的性能、粗细骨料的性能、水泥 石与骨料界面的粘结力以及水泥与骨料在混凝土内的相对 体积含量。 凝土在浇注时，由于泌水作用，形成泌水通道和水囊， 在混凝土干硬后会形成界面裂纹及空隙。
对相同质量的混凝土立方体试件来说，试件的尺寸越
小，测得的强度越高，反之亦然。这是由于混凝土立方试 块在压力机上受压时，沿荷载方向产生纵向变形的同时， 将发生横向变形。随着荷载逐渐加大，在试块上下表面与 压力机压板的接触面上产生制止横向扩展的摩擦力（图42
-11(a)的上图）。由于这种力的存在，对试块横向变形起
材料的抗折强度一般采用电动 抗折试验机进行测定，其测力原理 如图42-2所示。在这种情况下，力 矩M与各量的关系为： M1 = P L1 M2 = S L2 M3 = S A M4 = Q B 平衡状态时，
M 1 = M 2 即 P = S²L 2 / L 1 M 3 = M 4 即 S = B²Q / A
混凝土浇注且硬化之后，由于水泥水化造成的化学收 缩及物理收缩，引起水泥石体积变化，使骨料与水泥石界 面产生分布不均匀的拉应力，当拉应力超过界面上的抗拉 强度，在骨料与水泥石之间就会出现许多细微的裂纹。因 此，硬化后的混凝土在未受外力作用之前，内部就存在初 始应力和微细裂纹。 当混凝土承受单向应力荷载时，在粗骨料的上下端产 生压应力，侧面产生拉应力。此外，水泥石的抗拉强度远 低于抗压强度，所以在较低的压应力作用下，当其受拉区 的应力超过界面抗拉强度时，就使界面裂缝逐渐扩展，最 后导致试件破坏。
无机非金属材料+第1课时硅和二氧化硅课件2022-2023高一下学期人教版(2019)化学必修第二册
高温结构陶瓷 新型陶瓷 透明陶瓷
压电陶瓷 超导陶瓷
4、碳纳米材料
碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料， 主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯 等。
在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。
碳纳米材料 —— 富勒烯 富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称。
C60 是富勒烯的代表物。 C60 的发现为纳米科学提供了 重要的研究对象，开启了碳纳 米材料研究和应用的新时代。
新型无机非金属材料、高分子材料、复合材料等。
（1）硅酸盐材料是重要的传统无机非金尾材料，也是日常生活、交通工具、建筑行业等不
可缺少的材料之一。下列不属于硅酸盐产品的是 ① (填写序号)
①光导纤维
②水泥
③玻璃
④陶瓷
（2）玻璃是重要的建筑和装饰材料，玻璃属于 混合物 (填“纯净物”或“混合物”)。有
些玻璃的花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中的二氧化硅的腐蚀作用而制成的，写出该反应的
第三节 无机非金属材料
1.硅
硅元素含量仅此于氧，位于元素周期表第三周期、第ⅣA族。 单质硅是灰黑色具有金属光泽的固体。
Si +14 2 8 4
主要形成四价的化合物
(1)硅的用途
Si导电性介于导体和半导体 之间,是良好的半导体材料, 硅是信息技术的关键材料。
半导体材料
硅芯片
硅太阳能电池
【思考】 硅是非金属元素，为什么硅晶体可以导电用作半导体？
胶塞的试剂瓶中
知识巩固
课堂练习
2. 下列关于硅酸的说法正确的是（ B ）
A．硅酸可以通过 SiO2 和 H2O 化合反应直接制得 B．可用反应 Na2SiO3+2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓ 制取硅酸 C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与 NaOH 溶液反应 D．干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠
实验一晶体结构模型分析
一、实验目的
掌握测定粘土阳离子交换容量的方法； 熟悉鉴定粘土矿物组成的一种方法。
二、实验内容
对某种硅酸盐矿物的阳离子交换容量进行测定， 对实验结果进行处理，写出实验报告。
三、实验原理、方法和手段
实验原理
四、实验条件
试剂与仪器： (1) 粘土矿物试样 (3) H2SO4溶液（0.025 mol/L） (5) 酚酞溶液 (7) 离心分离机 (9) 锥形瓶 (11) 分析天平
(2) BaCl2溶液（1mol/L） (4) NaOH溶液（0.05 mol/L） (6) 离心试管 (8) 滴定管 (10) 烧杯 (12) 移液管
后会稠厚起来,但在机械作用影响下(如剧烈的搅拌,振动等)又恢复
其流动性。这个性能以稠固性(稠化度,厚化度)来评定,稠固性愈大,
表示该泥浆愈易沉积。
稠固性用泥浆在粘度计中静置一定时间后(本实验规定30分钟
及30秒钟)流出速度的比值表示。
稠固性=
静置30分钟后，100 静置30秒钟后，100
ml泥浆流出时间（秒） ml泥浆流出时间（秒）
三、实验原理、方法和手段
实验原理 一个多相系统的平衡状态是暂时的，有条件的，当系统的
温度压力或组分的浓度发生变化时，该系统的相平衡也随着 发生变化，在新的条件将达到新的平衡。
实验方法
研究相平衡的方法很多，淬冷法是一种静态法；它适用 于粘度高结晶慢的系统。例如硅酸盐系统。
淬冷法是把试样放在高温炉中，让炉温升到所要测量的 温度，保温一定时间，直到试样达到平衡状态，然后将高温 下的试样急剧冷却（在气浴，水浴，汞浴或油浴中）使相变 来不及进行，这样就可以保持高温时的平衡状态不变，以便 在室温下进行观察。
无机非金属材料工艺学实验
无机非金属材料工艺学实验
无机非金属材料工艺学实验主要是针对无机非金属材料的制备过程进行理论和实验探究，了解无机非金属材料的物性和化学性质，提高学生的实验技能和科学思维能力。
实验一：硅酸盐水泥的制备及性能测试
硅酸盐水泥是一种广泛应用于建筑中的无机胶凝材料，本实验主要是学习硅酸盐水泥的制备过程以及测试其物理力学性能。
实验步骤：
1、将石灰石和粘土研磨成粉末，将其混合均匀，然后加入少量的氧化铁和氧化铝。
2、将混合好的原料和适量的水搅拌均匀，制成均匀的浆料。
3、将浆料倒入模具中，将其放置在室温下静置一段时间。
4、将硅酸盐水泥样品取出，进行干燥和烧结处理。
5、将制成的硅酸盐水泥样品进行物理力学性能测试，如压缩强度、抗拉强度等。
实验二：陶瓷材料的烧结实验
本实验主要是学习陶瓷材料的烧结过程，了解烧结对陶瓷材料物理性质的影响。
1、将陶瓷材料粉末制成颗粒状，然后进行压制成型，制成陶瓷坯体。
2、将陶瓷坯体放入烧结炉中，进行高温烧结处理。
3、进行陶瓷材料物理性能测试，如硬度、抗弯强度等。
实验三：合成氧化锆颗粒实验
氧化锆是一种高温、耐腐蚀的陶瓷材料，本实验主要是学习合成氧化锆颗粒的方法，了解氧化锆材料的化学性质。
1、将氯化锆和水混合，制成氯化锆溶液。
2、将氯化铵分别加入氯化锆溶液中，并进行搅拌均匀，将其转化为氧化锆颗粒。
3、将制得的氧化锆颗粒进行物理化学性质测试，如颗粒大小、比表面积、纯度等。
总结
通过以上实验，我们可以了解无机非金属材料的物理化学性质和制备过程，并且具备一定的实验技能和科学思维能力，可以为今后从事相关领域的工作奠定基础。
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2．96
100
3．59
3．17
α表示显著度，α＝1-P（P表示可靠度或概率保证度）
编辑ppt
15
七．有效数字的修约与运算规则
１．一次读数的有效数字表示法 所有读数都只需读到能分辨的最小单位就行了 在记录测定数值时，只保留一位可疑数字 舍去数字时按“四舍六入五留双”规则
① 加减运算
0．03
调整到保留
正态分布又称高斯分布 随机误差的概率密度函数形式为
随机误差的正态分布曲线
y e
1
2
2
2 2
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10
式中：y － 误差δ出现的概率密度；
δ — 随机误差， xi x0；
— 标准误差（总体的标准差），即
xx 1n 2 1n
ni i1
ni1
i
2
0
愈小，则绝对值小的随机误差出现的概率（机会）愈大，误差分布曲线愈尖 耸，表现出测量精度愈高。 愈大则情况相反。标准误差完全表征测量的精度， 测量中通常都采用它作为评价测量精度的标准。
2．41
16
2．75
2．44
α
0．01
0．05
n
17
2．78
2．48
18
2．82
2．50
19
2．85
2．53
20
2．88
2．56
21
2．91
2．58
22
2．94
2．60
23
2．96
2．62
24
2．99
2．64
25
3．01
2．66
30
3．10
2．74
35
3．18
2．81
40
3．24
2．87
50
3．34
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14
表1 格鲁布斯准则G0 数值表
α
0．01
0．05
n
3
1．15
1．15
4
1．49
1．46
5
1．75
1．67
6
1．94
1．82
7
2．10
1．94
8
2．22
2．03
9
2．32
2．11
10
2．41
2．18
11
2．48
2．23
12
2．55
2．28
13
2．61
2．33
14
2．66
2．37
15
2．70
无机非金属材料实验
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1
绪论
材料分类
各种纤维、淀 粉等
金银铜锡 铅汞铁
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2
无机非金属材料及其与金属材料和有机高分子材料构成的复合材料
碳化物、氮化物
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3
1.实验的概念
“实验”带有验证的意思 ； “试验”侧重于表达研究的意思 ； “测试”的含义偏重于对某物性能的数值测量； “检验”则是指用工具、仪器或其他（物理或化学的）分析方
法检查事物是否符合规格的过程。 我们在此约定将“试验”、“测试”、“检验”等词的含义都
合并到“实验”之中。
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4ห้องสมุดไป่ตู้
2.实验课的分类 ①传统型实验（验证型和测试型） ②综合型实验 ③设计型实验
3．无机非金属材料实验的特点
无机非金属材料实验是研究材料制取方法和材料性能测量 方法的科学。
①与科学研究和生产实践紧密结合 ②与物理、化学、物理化学等多学科相结合 ③传统实验方法与现代实验方法相结合
x x R max min
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8
2. 绝对误差 ——准确度 绝对误差是测量值与真值间的差异
xi xix0
3. 相对误差 ——精确度 相对误差指绝对误差与真值的比值，一般用百分数表示
xi 10% 0xix010% 0
x0
x0
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9
四．随机误差及其分布
1.随机误差分布具有对称性 2.误差具有单峰性 3.误差具有有界性
cv
x
1
00%
变异系数能较好地代表测量的相对精度，又称为相对标准差
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12
五．系统误差的发现与消除
1．系统误差的检出
（1）观察法：观察剩余误差 vi xi x 的变化情况
（2）用标准误差判断
2
2
2
M M i
j
i j
n n i
j
2. 系统误差的消除或减少 （1）校准仪器 （2）正确地使用仪器
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13
六．过失误差的发现与消除
1. 拉依达准则 （极限误差法）
|X—X0| ≤ 3
vi xi x超过±3，就有过失误差存在
2. 格鲁布斯准则 剩余误差与临界值进行比较
x x
i
i
G 0
x
Gx Gx max max
或
x min
min
G G G G 如果
或
max
n,
min
n,，则有过失误差存在
16
② 乘除运算 各参加运算数据所保留的位数，以有效数字位数最少的为标准。
③ 对数运算 所取对数的位数（对数首数除外）应与真实有效数字相同 。
④ 常数π、ｅ的数值、开方、分数等的数值 按需取有效数字。
⑤ 计算平均值时，若参加平均的数字有４个以上，则平均值的有 效数值可多取一位。
0．03
32．212
两位小数
32．21
＋） 1．06783
＋） 1．07
?
33．31
当几个数据相加或相减时，它们的小数点后的数字位数及其和或 差的有效数字的保留，应以小数点后位数最少的数据为依据。
数据的运算量较大时，为了使误差不影响结果，可以对参加运算 的所有数据多保留一位数字进行运算
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4．动态测量 也称瞬态测量，是指在测量过程中测量量是变化的测量。
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6
二．测量误差及其分类
测量值X与真值X0之间存在的这一差值Y，称为测量误差, 其 关系为：
误差分类
X0 = X ± Y
系统误差、随机误差、过失误差
1．系统误差
这种误差是人机系统产生的误差
①仪器误差
②人为误差
③外界误差
④方法误差
真值的实际表示方法通常用算术平均值表示：
x x x 1 n
0
ni i1
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11
实际运算中标准差的表示方法贝塞尔（Bessel）公式 :
xx n
1 n1
i
2
n1
标准差与测量的次数n密切相关
标准差表示的是绝对偏差
工程中出现标准差一般直接用σ表示。
相对误差的表示——变异系数（亦称离散系数）
⑤试剂误差
系统误差的出现是有规律的，其产生原因往往是可知的或可 掌握的。只要仔细观察和研究各种系统误差的具体来源，就可设 法消除或降低其影响。
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7
2．随机误差 这种误差的出现完全是偶然的，无一定规律性，所以有时称之
为偶然误差。 3．过失误差
过失误差在实验过程中是不允许的。
三．误差表示方法
精密度——随机误差 准确度——系统误差 精确度（精度）——包含精密度和准确度两者的含义 1. 极差 ——精密度 极差是测量最大值与最小值之差，即
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5
第一章 实验误差与数据处理
一．测量方法分类
1．直接测量 用一定的工具或设备就可以直接地确定未知量的测量 。
2．间接测量 所测的未知量不仅要由若干个直接测定的数据来确定，而且必须通过 某种函数关系式的计算，或者通过图形的计算方能求得测量结果的测 量。
3．静态测量 是指在测量过程中被测量量是不变的测量。无机非金属材料的测量通 常属于这种测量。