1、扬州化学精品课程功能各异的无机非金属材料Top-quality Courses SMART CHEMISTRY石器石器燧石取火燧石取火硅酸盐硅酸盐水泥、玻璃、陶瓷水泥、玻璃、陶瓷二氧化硅二氧化硅光导纤维光导纤维单晶硅单晶硅集成电路集成电路传传统统材材料料人人类类文文明明发发展展史史新新型型材材料料信信息息材材料料 1 1普通玻璃和水泥是用什么原料，采用什普通玻璃和水泥是用什么原料，采用什么方法制造的么方法制造的? ? 2 2日常生活中使用的哪些器具是由硅酸盐日常生活中使用的哪些器具是由硅酸盐材料制成的材料制成的? ? 3 3你能列举硅酸盐材料在现代高科技领域你能列举硅酸盐材料在现代高科技领域的
2、应用吗的应用吗? ?【你知道吗你知道吗】(1)(1)主要原料：主要原料： (2)(2)主要成分：主要成分：(3)(3)反应原理：反应原理：黏土黏土 复杂的物理、化学变化复杂的物理、化学变化硅酸盐硅酸盐 从黏土到陶瓷从黏土到陶瓷 【阅读小结阅读小结】传统的陶瓷工艺传统的陶瓷工艺 陶器和瓷器的坯体都是用黏土制成陶器和瓷器的坯体都是用黏土制成的，制作瓷器的黏土较纯净。普通陶器的，制作瓷器的黏土较纯净。普通陶器较为粗糙，有不同程度的渗透性。如果较为粗糙，有不同程度的渗透性。如果在坯体上涂上彩釉，烧制后可得到表面在坯体上涂上彩釉，烧制后可得到表面光滑、不渗水、色彩绚丽的陶瓷器具。光滑、不渗水、色彩绚丽的
3、陶瓷器具。【拓展视野拓展视野】形形色色的玻璃形形色色的玻璃一种较为透明的固体物质一种较为透明的固体物质,广泛应用于建广泛应用于建筑物，用来隔风或透光筑物，用来隔风或透光.普通玻璃的生产普通玻璃的生产 原料原料主要设备主要设备反应原理反应原理主要成分主要成分 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 纯碱、石灰石和石英纯碱、石灰石和石英玻璃熔炉玻璃熔炉复杂的物理、化学变化，主要反应复杂的物理、化学变化，主要反应 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温【阅读小结阅读小结】几种玻璃的特性和用途几种玻璃的特性和用途种类种类特性特性用途用途普通
4、玻璃普通玻璃高温下易软化高温下易软化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯有色玻璃有色玻璃氧化钴（氧化钴（Co2O3) 蓝色蓝色氧化亚铜（氧化亚铜（Cu2O) 红色红色二氧化锰（二氧化锰（MnO2)紫色紫色氟化钙（氟化钙（CaF2)乳白色乳白色钢化玻璃钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、强度大、质耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂轻、抗震裂运动器材，微波通讯器材，汽车、运动器材，微波通讯器材，汽车、火车的窗玻璃等火车的窗玻璃等玻璃纤维玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀吸水、隔热、吸声、防虫蛀太空飞行员的衣服、玻璃钢等太空飞行员的衣服、玻璃钢等光学玻
5、璃光学玻璃透光性能好，有折光性和色散透光性能好，有折光性和色散性性眼镜片，照相机、显微镜、望远镜眼镜片，照相机、显微镜、望远镜等中的凹凸透镜等中的凹凸透镜石英玻璃石英玻璃膨胀系数小、耐酸碱、强度大、膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光滤光化学仪器，高压水银灯、紫外灯等化学仪器，高压水银灯、紫外灯等的灯壳，光导纤维，压电晶体等的灯壳，光导纤维，压电晶体等有机玻璃有机玻璃高度透明性，机械强度高高度透明性，机械强度高 ，重，重量轻量轻 ，易于加工，易于加工 门窗等门窗等【阅读小结阅读小结】1、玻璃加热到一定温度后急剧冷却，就可以得到钢、玻璃加热到一定温度后急剧冷却，就可以得到钢化玻璃。化玻璃。2、氢氟酸
6、、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。氢氟酸上标注刻度及文字。氢氟酸与玻璃发生的反应可以表示为：与玻璃发生的反应可以表示为： SiO2+4HF=SiF4+2H2O几种玻璃的制作及原理几种玻璃的制作及原理几种玻璃的制作及原理几种玻璃的制作及原理玻璃上镀银玻璃上镀银AgNO3NH3H2O=AgOHNH4NO3AgOH2NH3H2O=Ag(NH3)2OH2H2O银氨溶液银氨溶液2Ag(NH3)2OHCH2OH(CHOH)4CHO C
7、H2OH(CHOH)4COONH4 2Ag3NH3H2O水浴加热水浴加热3、在玻璃表面镀金属膜可以制得镀膜玻璃。镀膜、在玻璃表面镀金属膜可以制得镀膜玻璃。镀膜玻璃外形美观，还可以阻挡红外线及紫外线的穿玻璃外形美观，还可以阻挡红外线及紫外线的穿透。在玻璃上镀银、真空镀铝是制造镀膜玻璃常透。在玻璃上镀银、真空镀铝是制造镀膜玻璃常用的方法。用的方法。4、普通玻璃普通玻璃加入适量溴化银、氧化铜的微小晶粒加入适量溴化银、氧化铜的微小晶粒热处理热处理变色玻璃变色玻璃主要反应：主要反应：2 AgBr = 2Ag + Br2 光光CuO2Ag + Br2 2 AgBr几种玻璃的制作及原理几种玻璃的制作及原理
8、主要原料主要原料 主要设备主要设备 反应条件反应条件 反应原理反应原理 主要成分主要成分粘土粘土, ,石灰石石灰石, ,石膏适量石膏适量水泥回转窑水泥回转窑高温高温复杂的物理、化学变化复杂的物理、化学变化硅酸三钙：硅酸三钙：3CaO3CaOSiOSiO2 2 硅酸二钙：硅酸二钙：2CaO2CaOSiOSiO2 2铝酸三钙：铝酸三钙：3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3普通硅酸盐水泥的生产普通硅酸盐水泥的生产水泥制造流程水泥制造流程石灰石石灰石黏土黏土粉碎、调和粉碎、调和高温锻烧高温锻烧磨碎磨碎水泥水泥石膏石膏加入石膏作用：调节硬化速度加入石膏作用：调节硬化速度 炼钢厂排出的炉渣主要含有哪
9、些成分炼钢厂排出的炉渣主要含有哪些成分? ?为为什么在炼钢厂附近常建有水泥厂什么在炼钢厂附近常建有水泥厂? ?请从资源充请从资源充分利用的角度谈谈这样布局的好处。分利用的角度谈谈这样布局的好处。 炼钢厂排出的炉渣含有多种化学成分，其中以炼钢厂排出的炉渣含有多种化学成分，其中以氧化钙、二氧化硅、硅酸钙为主，氧化钙含量一般氧化钙、二氧化硅、硅酸钙为主，氧化钙含量一般都在都在5050以上。这些都可用作水泥的生产原料，生以上。这些都可用作水泥的生产原料，生产矿渣硅酸盐水泥，同时还可以利用产生的粉煤灰产矿渣硅酸盐水泥，同时还可以利用产生的粉煤灰生产粉煤灰水泥。因此，通常可在炼钢厂周围建水生产粉煤灰水泥。
10、因此，通常可在炼钢厂周围建水泥厂以便合理利用炼钢炉渣。泥厂以便合理利用炼钢炉渣。【交流与讨论交流与讨论】水泥、玻璃、陶瓷的比较水泥、玻璃、陶瓷的比较水泥水泥 玻璃玻璃 陶瓷陶瓷 主要主要原料原料 主要主要设备设备 反应反应条件条件 石灰石、黏土石灰石、黏土碳酸钙、碳酸碳酸钙、碳酸钠、石英砂钠、石英砂 黏土黏土水泥回转窑水泥回转窑玻璃熔炉玻璃熔炉陶瓷窑陶瓷窑高温高温高温高温高温高温【归纳总结归纳总结】水泥水泥 玻璃玻璃 陶瓷陶瓷 反应反应原理原理 主要主要成分成分 特性特性 复杂的物理、复杂的物理、化学变化化学变化NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2NaNa2 2SiOSiO3 3
11、+CO+CO2 2CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2CaSiOCaSiO3 3+CO+CO2 2复杂的物理、复杂的物理、化学变化化学变化成分复杂成分复杂NaNa2 2SiOSiO3 3、CaSiOCaSiO3 3、SiOSiO2 23CaOSiO3CaOSiO2 22CaOSiO2CaOSiO2 23CaOAl3CaOAl2 2O O3 3水硬性水硬性玻璃态物质玻璃态物质抗氧化；抗酸、抗氧化；抗酸、碱腐蚀；耐高碱腐蚀；耐高温；绝缘温；绝缘高温高温=高温高温=【归纳总结归纳总结】水泥、玻璃、陶瓷的比较水泥、玻璃、陶瓷的比较例1：石灰石是工业原料之一，而制取下列物质不需用石灰石的是A.玻
12、璃 B.水泥 C.陶瓷 D.生石灰例2：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：原料一定是含硅元素的物质 生成物是硅酸盐 反应条件是高温 发生复杂的物理、化学变化A. B. C. D.【练一练练一练】例3：与普通玻璃相比具有相同组成的是A.钢化玻璃 B.光学仪器玻璃 C.石英玻璃 D.有色玻璃例4：下列物质中属于纯净物的是A.Na2CO310H2O B.水泥 C.水玻璃 D.普通玻璃【练一练练一练】 光导纤维和各种新型陶瓷的开发和应用不仅光导纤维和各种新型陶瓷的开发和应用不仅为高科技发展提供了优质材料，也提高了人们的为高科技发展提供了优质材料，也提高了人们的生活
13、质量。光导纤维在信息工程中的应用，使人生活质量。光导纤维在信息工程中的应用，使人们可以坐在家中通过信息网络获取信息，联络亲们可以坐在家中通过信息网络获取信息，联络亲友。新型高强度陶瓷材料的出现，克服了传统陶友。新型高强度陶瓷材料的出现，克服了传统陶瓷的脆性。瓷的脆性。 由光导纤维组成的光缆可以代替通讯电缆，由光导纤维组成的光缆可以代替通讯电缆，用于光纤通信，传送高强度的激光。光纤通信的用于光纤通信，传送高强度的激光。光纤通信的容量比微波通信大容量比微波通信大10103 310104 4倍，而且传输速度快。倍，而且传输速度快。用光缆代替通讯电缆可以节约大量有色金属。据用光缆代替通讯电缆可以节约大
14、量有色金属。据统计，生产统计，生产l kml km长的光缆只需几克超纯石英玻璃，长的光缆只需几克超纯石英玻璃，约可节省铜约可节省铜1.1t 1.1t 。光导纤维的制造与应用光导纤维的制造与应用 把氧气和四氯化硅蒸气的混合气体通过在高把氧气和四氯化硅蒸气的混合气体通过在高温炉中旋转和移动的石英管，能反应生成二氧化温炉中旋转和移动的石英管，能反应生成二氧化硅。硅。 把得到的沉积在管内的二氧化硅熔化，形成把得到的沉积在管内的二氧化硅熔化，形成“玻璃棒玻璃棒”，在，在1900190020002000的高温下再将其熔的高温下再将其熔化、拉制成粗细均匀的光纤细丝。化、拉制成粗细均匀的光纤细丝。SiClSi
15、Cl4 4(g)(g)O O2 2(g) (g) 13001300 SiO SiO2 22Cl2Cl2 2(g)(g)新型陶瓷新型陶瓷结构陶瓷结构陶瓷（工程陶瓷）（工程陶瓷）功能陶瓷功能陶瓷具有机械功能、热功能和部分具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷，如纳米陶瓷。化学功能的陶瓷，如纳米陶瓷。具有电、光、磁、化学和生物具有电、光、磁、化学和生物特性，且有相互转换功能的陶特性，且有相互转换功能的陶瓷属于功能陶瓷，如生物陶瓷瓷属于功能陶瓷，如生物陶瓷等。等。 例例5 5：下列主要成分不含SiO2的是A.光导纤维 B.计算机芯片 C.石英钟表 D.钢化玻璃例例6 6：磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，它可用于制造人造骨骼，这是利用了该材料 A.机械功能 B.热功能 C.生物特性 D.光学特性【练一练练一练】
