高中化学选修一玻璃陶瓷水泥

主要性能
水硬性
（水泥与水掺 和、搅拌并经 静置后很容易 凝固变硬，这 就叫做水泥的 水硬性）
水泥用途：
①水泥砂浆：水泥、沙子和水的混合物。是建筑黏合剂。
②混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。 混凝土常用钢筋做结构，这就是常说的钢筋混凝土结构。
水 泥 回 转 窑
水泥的性能是如何表示的？ 用强度等级来表示水泥的不同性能。常用的硅酸盐水泥分 为42.5、52.5、62.5三个等级。等级越高，性能越好。
③抗干扰性能好，通讯质量 高，能防窃听；
④成本低：每千米1万元左右
医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明
光纤光缆
普通电缆
信息量大,每根光纤理论上可同时通过10 8管同轴电缆每
亿路电话
条通话1800路
原料来源广(石英玻璃),节约有色金属 资源较少
质量小,每公里27 g,不怕腐蚀,铺设方便 每公里1.6 t
1949
1979
1985
1998
产量/亿吨
1949~1998年我国水泥年产量示意图
【学习目标】 1.知道水泥、玻璃和陶瓷的主要成分、生产原料及用途。 2.认识到玻璃陶瓷在现代社会、现代科技中的重要作用。 【重点和难点】 1.玻璃陶瓷和水泥的主要化学成分和生产原料。
硅酸盐工业:以含硅物质为主要原料经加热制成硅酸盐材 料的制造工业。如制造水泥、玻璃、陶瓷等。
一、玻璃
讨论:同学们在日常生活中接触过哪些玻璃制品?
• 我国研制的超导陶瓷的临界 温度为77K，处于世界领先 水平。
高楼大厦
砖房
三、水泥
原料
研磨 混合
煅烧 (回转窑)
加入 石膏
水泥
主要原料 粘土 石灰石
石膏 （辅料）
主要设备 反应条件 水泥回转 高温 窑
主要成分
硅酸三钙 3CaO•SiO2 硅酸二钙 2CaO•SiO2 铝酸三钙 3CaO•Al2O3
人造宝石
红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。 红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物； 而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。 1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬 的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石。 现在，已经 能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。
红宝石和蓝宝石及人造宝石
对于一般烧制的陶瓷制品，有什么共同的缺陷呢？怎样 弥补？
表面比较粗糙，而且有不同程度的渗透性。烧制前在坯 体表面涂上一层釉，使成品光滑，不渗水。
唐
景
三
泰
彩
蓝
在普通釉料中加入一些重金属离子，可制成彩釉。将彩釉 涂在坯体上进行烧制即制成绚丽多彩的瓷器。
在普通釉料中加入一些重金属离子即可制得彩釉。加入 的重金属离子不同，空气用量不同，彩釉的颜色不同。
成本低,每公里1万元左右
每公里20万元
性能好,抗电磁干扰保密性强,能防窃听, 不发生电辐射
现代通信用光缆
光学纤维胃镜
用光导纤维做手术，不用开刀
2019/8/1
二、陶瓷
陶器是人类第一次学会用黏土等天然物为原料，通过物 理方法和化学反应制造出来的一种有用的人造材料。
同学们在日常生活中接触过哪些陶瓷制品?
20世纪70～80年代，尤其是改革开放以来，国民经济的 稳步高速发展带动了我国水泥工业技术的快速进步和水泥
产量的迅猛增长。1985年产量达1.46亿吨，居世界第一 。
目前，我国水泥工业正沿着国际水泥工业的发展趋势是以 节能、降耗、环保、提高水泥质量和提高劳动生产率为中心， 走可持续发展的道路。
6 5 4 3 2 1 0
①在高温下与胎体一 次烧成；②在高温素 烧胎上再挂低温釉， 第二次低温烧成
二、陶瓷 复杂的物理、化学变化
主要原料 生产过程 反应条件 种类
性能
黏土、 高岭土
混合、成型 干燥、烧结 冷却
高温
土器、陶器 炻器、瓷器
抗氧化、抗酸碱 耐腐蚀、耐高温 绝缘、易成型
黏土（Al2O3·图23S-i27O2·陶器2制H2造O）过程示高Al4意岭(S石图i4O10)OH8，除Al2O3外，还含SiO2。
没有固定的 熔点。
实例 玻璃
特殊玻璃：在生产过程中加入不同的物质，调整玻璃的化学 组成，可以制得具有不同性能和用途的玻璃。
⑴硼硅酸盐玻璃：
过量的SiO2或加入B2O3 性能：膨胀系数小、化学稳定性 好，更耐高温和耐化学腐蚀．
用途: 高级化学仪器
⑵光学玻璃：
加入PbO 性能：透光性能好、折光率高
用途：眼镜片、照相机、望 远镜和显微镜中的透镜等光 学仪器
2019/8/1
陶器、瓷器的区别
器别 比较项
陶器
瓷器
温度
最低甚至达到800℃以下， 最高可达1100℃左右
大都在1200℃以上， 甚至有的达到1400℃ 左右
质地
陶器烧成温度低，坯体并未 瓷器的烧成温度高， 完全烧结，胎体硬度较差 胎体基本烧结
原料
黏土
高岭土
透明度
不具备半透明特性
半透明
釉料
陶器有不挂釉和挂釉的两种， 挂釉的陶器釉料在较低的温 度下烧成
压电陶瓷
• 利用陶瓷，还可实现 多种功能互换。如安 放在打火机中的压电 陶瓷，一经敲打即刻 产生一个电火花，将 机械能转变成电能。
超导陶瓷：
• 所谓超导现象就是金属的电 阻随温度的升高而增大，当 金属的温度降低时，它的电 阻减小,当温度降到-269℃ （液氮温度，为4K）左右时， 水银的电阻变为零，这种现 象叫超导现象．
陶瓷的新发展
高温结构陶瓷—— 氧化铝陶瓷 性 能 熔点高 硬度大
透明、耐高温
用途
高纯氧化铝透明陶瓷管
坩埚、高温炉管 刚玉球磨机
氧化铝陶瓷制品
高压钠灯灯管
备注：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决，由 于没有一种能抵御高温钠蒸气（1400℃）强烈腐蚀的特 殊材料，所以，直到1965年才制取第一支高压钠灯。
陶瓷的新发展
高温结构陶瓷
性能 耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、
密度小等
用途 制造发动机和航天飞机的防护片
陶瓷发动机——氮化硅陶瓷
氮化硅基陶瓷具有密度小、高强、高硬、高韧性、耐磨
损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、隔热、电绝缘等 一系列优良性能。
Si3N4基陶瓷球轴承
氮化硅陶瓷部件
制造发动机部位的受热面，提高柴油机的质量，节省 燃料（不用水冷却，减少热散失）。 沙漠车
⑶彩色玻璃： 蓝色(Co2O3) 红色 (Cu2O)
金属氧化物均匀地分散到 玻璃态物质里，使玻璃呈 现特征颜色。
用途: 工艺玻璃制品
淡绿色 (FeO)
⑷钢化玻璃（工艺处理）
方法：普通玻璃在钢化炉里加 热软化，取出后再急速冷却。 性能: 机械强度大、抗震烈、 不易破碎；碎块无棱角 用途: 汽车或火车车窗
苏打块和石英砂在高温下发生了化学反应， 形成了玻璃。
一、玻璃
1、原料： 纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)和石英(SiO2)
2、反应原理： 复杂的物理、化学变化，主要反应：
高温
Na2CO3+SiO2=== Na2SiO3+CO2↑
高温
CaCO3+SiO2=== CaSiO3+CO2↑ 3、主要成分：
玻璃杯
石英玻璃管
玻
璃
艺
术 品
玻璃金字塔
实验室玻璃仪器
很久以前,有一艘腓尼基人的大商船来到地中海沿岸的贝鲁 斯河河口，船上装了许多天然苏打的晶体。 中午到了，他们决 定在沙洲上埋锅造饭。可是沙洲上到处是软软的细沙，竟找不到 可以支锅的石块。有人突然想起船上装的天然结晶苏打，于是大 家搬来几十块垒起锅灶，然后架起木柴燃了起来。当他们吃完饭 收拾餐具准备回船时，只见锅下沙子上有种东西晶莹发光，大家 以为发现了宝贝。其实，这是在烧火做饭时，支着锅的苏打块在 高温下和地上的石英砂发生了化学反应，形成了玻璃。 聪明的 腓尼基人很快就学会了制作方法，他们把玻璃液制成大大小小的 玻璃珠。这些好看的珠子很快就受到外国人的欢迎，一些有钱人 甚至用黄金和珠宝来兑换，腓尼基人由此发了大财。
*中空玻璃的用途 :
主要用于需要采暖、空调、防止噪音或结露以及需要无 直射阳光和特殊光的建筑物上。 广泛应用于住宅、饭店、宾馆、办公楼、学校、医院、商 店等需要室内空调的场合。也可用于火车、汽车、轮船、 冷冻柜的门窗等处。
钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃 都属于安全玻璃
含有AgBr （或AgCl）和微量CuO的玻璃是一种变色 玻璃。当受到太阳光或紫外线照射时，其中的AgBr发生 分解，产生银原子。当银原子聚集到一定数量时，射在玻
夹层玻璃：是由坚韧的聚乙烯醇缩丁醛（PVB） 胶片将两块玻璃板在一定温度和压 力下粘结成一个整体。
它可由退火玻璃、钢化玻璃或热增强 玻璃来制成。当夹层玻璃破碎时， 玻璃碎片粘在塑料中间层上。
因此，夹层玻璃可以减少玻璃碎片对 人身和财产的伤害。
*中空玻璃的特点:
具有良好的保温、隔热、隔声等性能。如在玻璃之间充 以各种漫射光材料或电介质等，则可获得更好的声控、光 控、隔热等效果。
原料中的石膏的作用是什么？ 延缓水泥的硬化
中国水泥工业明天更美好
抚今追昔，我国水泥工业在过去的岁月里经历了曲折而 又辉煌的发展历程。
1892年，启新水泥厂在唐山建立，拉开了我国水泥工业 发展的序幕。但由于战乱不断和外来侵略，到1949年新 中国成立时，我国水泥生产技术仍非常落后
20世纪50～60年代，我国水泥工业的发展取得长足进步。
玻璃的新发展
光导纤维（光纤）
从高纯度的石英玻璃（SiO2）熔融体中，拉出直径约 100微米的细丝，就得到石英玻璃纤维。其传导光的能力 非常强，所以又称光导纤维，简称光纤。
优点：
①信息容量大。可同时容纳10亿 人通话或传送多套电视节目
②质量小而且细：每千米27g不 怕腐蚀，铺设方便
图3-32 光导纤维
加入釉料的金属 元素
Fe Cu Mn Cr Co
烧制时的空气用量与彩釉颜色
空气过量
空气不足
黄、红、褐、黑
蓝、绿
蓝绿
红
紫、褐
紫、黑褐Hale Waihona Puke Baidu
黄、绿、褐
蓝绿
蓝、淡蓝
蓝
陶瓷的应用
陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成 型等许多优点。一些耐高温、耐高压的新型陶瓷被用来代 替钢材使用。生活餐具、电器绝缘瓷、实验室坩埚和蒸发 皿。
硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)
玻璃为什么可以被人工吹制 成形状不同的制品？
玻璃没有一定的熔点，而是 在某个范围内逐渐软化，在 软化状态时，可以被吹成任 何形状的制品．
玻
定义
特性
璃
态 物 质
没有一定的熔点而在某一温度范 围内逐渐软化的物质。
（介于晶体与非晶体之间。）
璃上的光大部分被吸收，原来无色透明的玻璃这时就会变 成灰黑色。当把变色后的玻璃放到暗处时，在CuO的催化 作用下，银原子和溴原子又会结合生成AgBr。于是，玻 璃又变成无色透明。这就是变色玻璃变色的基本原理。
2AgBr
光 CuO
2Ag+Br2
用变色玻璃制作窗玻璃，可使烈日下透过的光线变得 柔和且有阴凉感。变色玻璃也可用于制作太阳镜片等。
我国陶都江苏宜兴 的陶器和瓷都江西 景德镇的瓷器，在 世界上都享有声誉。 瓷器（英文名china） 成为中华民族文化 的象征之一。
图3-25 秦兵马俑是陶制品 图3-26 景德镇瓷器闻名世界
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