化学选修2 传统硅酸盐材料

三、玻璃 1.主要生产原料:石英砂、石灰石、纯碱。 2.反应原理(用化学方程式表示): Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑;
CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑。 3.主要工序:加热熔融、澄清、成型和缓冷。 4.普通玻璃的成分:Na2SiO3、 CaSiO3 和 SiO2 熔合在一起而形 成的玻璃态物质。 5.特种玻璃:含有钾和铅的原料用来制造光学玻璃;化学实验室 使用的一些玻璃仪器常加入 B2O3;加入 Co2O3 可制得蓝色玻璃。 预习交流 1 如何制得钢化玻璃 ?钢化玻璃有何优点 ? 提示 :把普通玻璃放入电炉里加热、使它软化,然后急速冷却,即 得钢化玻璃。钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大 4~6 倍 ,不易破碎 , 破碎时没有尖锐的棱角,不易伤人。
迁移应用 1.下列六种工业生产:①用海水为原料提取镁;②制硅酸盐水泥; ③制普通玻璃;④冶炼生铁;⑤制漂白粉;⑥接触法制硫酸。其中用 到石灰石作为原料的是( ) A.①②③④⑤ B.②③④⑤⑥ C.①②③⑤⑥ D.①②③④⑤⑥ 解析 :用海水为原料提取镁首先要将海水中的镁离子转化成氢 氧化镁,所用的碱是氢氧化钙,它来源于石灰石;制水泥、玻璃的原料 中也有石灰石;工业上用氯气和石灰乳反应来制取漂白粉,需用到石 灰石来制石灰乳;接触法制硫酸的原料主要是硫黄或黄铁矿,用不到 石灰石。 答案:A
四、水泥 (普通硅酸盐水泥) 1.主要生产原料:石灰石和黏土。 2.普通水泥的成分:硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙等。 黏土 4.特性:水硬性,即可以在空气和水中硬化。 5.用途:水泥、沙子和水的混合物水泥砂浆是建筑用黏合剂。 水泥、沙子和碎石等的混合物叫混凝土。 预习交流 2 从材料使用上分析 ,“豆腐渣工程 ”主要与什么有关 ? 3.生产过程: 石灰石 生料 熟料 水泥
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水泥 硅酸三钙 (3CaO· SiO2) 主要 硅酸二钙 SiO2) 成分 (2CaO· 铝酸三钙 (3CaO· Al2O3)
玻璃
陶瓷
Na2SiO3、CaSiO3 和过量的 SiO2 熔化后得到的玻璃态 成分复杂 物质
具有抗氧 化、耐酸 碱、耐高 水硬性,即细粉 主要 玻璃没有固定熔点; 易被氢 温、绝缘、 状水泥遇水后变 性质 氟酸腐蚀;易被碱腐蚀 易加工成型 为坚硬的固体 等特点,广泛 用于生产和 生活中
2.据《科学时报》报道,一项名为 “陶瓷耐高温大红色釉的研 究”的课题通过了国家 12 位陶瓷色釉专家参加的技术鉴定 ,至此国 际陶瓷工艺界无法高温(1 200~1 300 ℃)烧制大红色釉的历史正式 宣告结束。 (1)下列名称与陶瓷有关的是 (选填字母代 号) 。 ①宜兴 ②景德镇 ③秦兵马俑 ④ china ⑤黏土 (2)陶瓷分为陶器和瓷器,二者尽管都用黏土作为原料,但在原料 的纯度上要求不同,其中需要纯净高岭土的是 ;二者都需要 在高温下进行烧制,但具体的温度不同, 烧制的温度要求更 高;二者的制作工艺相差不大,一般需要经过制泥→ →干燥 → →冷却。 (3)唐三彩属于彩陶,彩陶是在陶瓷坯体上涂有掺杂重金属离子 的釉料,而且烧制时通入不同的空气量,即便是掺杂的同一种金属离 子,颜色也不同。用铁元素在高温时的变化说明烧制成红色陶瓷的 原理: 。
激趣诱思
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预习导引
一、传统硅酸盐材料 传统硅酸盐材料一般是以黏土、石英、钾长石、钠长石等为 原料生产的,这些原料一般都含有[SiO4]4-,空间结构为四面体,结构 的特殊性决定硅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。 二、陶瓷 1.制造陶瓷的主要原料: 黏土。 2.制造陶瓷的一般过程: 混合、成型、干燥、烧结、冷却、成 品陶瓷器。 3.种类(根据原料、烧制温度划分):土器、炻器、瓷器。陶瓷色 彩丰富,这是釉料中含有的一些金属及其化合物,因发生不同的氧化 还原反应,而形成不同的颜色。
思考探究 1.NaOH 溶液为什么不能用带有磨口玻璃塞的瓶子盛放? 答案:玻璃中含有 SiO2,能与 NaOH 反应生成 Na2SiO3,Na2SiO3 是一种黏合剂,能使瓶塞与瓶子粘连。 2.氢氟酸能保存在玻璃仪器中吗? SiF4↑+2H2O,所以氢氟酸常保存在塑 答案:不能。4HF+SiO2 料容器或铅制容器中。 3.玻璃、水泥、陶瓷有固定的熔点吗? 答案:没有。它们都是混合物,无固定的熔点。
2.几种玻璃的特性及用途 用途 性能 种类 门窗玻璃、玻璃器皿等 普通玻璃 在较高温度下易软化 膨胀系数小、耐酸碱、强 化学仪器、高压水银 石英玻璃 灯、紫外灯罩等 度大、滤光 眼镜、照相机、显微 透光性好,有折光性和色 光学玻璃 镜、望远镜等 散性 玻璃钢、宇航服、光 耐腐蚀、耐高温、不导 玻璃纤维 导、通信材料等 电、隔热、防虫蛀 运动器材、汽车、火车 耐高温、耐腐蚀、高强 钢化玻璃 的窗玻璃 度、抗震裂
提示:主要与使用劣质水泥有关。
一、 常见传统硅酸盐产品的比较
知识精要 1.三大硅酸盐产品的比较 水泥 原料 石灰石和黏土 设备 水泥回转窑 玻璃 纯碱、石灰石和石英 玻璃窑 在高温下,发生复杂的物 理、化学变化。 其中的主要反应 陶瓷 黏土 陶瓷窑
在高温下,发 在高温下,发生 反应 生复杂的物 复杂的物理变化 原理 理变化和化 是:Na2CO3+SiO2 和化学变化 Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2 学变化 CaSiO3+CO2↑
课题 1
第 1 课时
无机非金属材料
传统硅酸盐材料
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1.了解传统硅酸盐工业及一些产品。 2.掌握制造陶瓷、水泥、玻璃的主要原料、主要成分及制玻 璃的反应原理。 3.了解几种玻璃的性能及用途。 4.了解陶瓷的制作过程及用途。 1.通过了解制玻璃和水泥的制备原理,能写出制备玻璃的有关 反应的化学方程式。 2.了解硅酸盐的特点及用途。 3.讨论、研究、概括几种新型非金属材料的主要特点及制取 措施。
典题例解 【例 1】 根据普通玻璃、普通水泥和普通陶瓷的生产过程,总 结出硅酸盐工业的一般特点是( ) ①原料一定是含硅元素的物质 ②生成物是硅酸盐 ③反应 条件是高温 ④发生复杂的物理、化学变化 A.①② B.①②③ C.①③④ D.①②③④ 思路点拨 :陶瓷在生产过程中使用含硅酸盐的原料,在高温条件 下发生的是复杂的物理(熔化)、化学变化(硅酸盐参与的反应),产品 的主要成分是硅酸盐。 解析 :硅酸盐工业的主要特点是:生产原料是含有硅元素的物 质 ;产品的物质类型属于硅酸盐;使物质发生变化的条件是高温;物 质变化的类型,既有物理变化,又有多种复杂的化学变化。 答案:D