1、第三章第三章 探索生活材料探索生活材料第三节 玻璃、陶瓷和水泥 （1）普通玻璃的生产原料是什么？（2）生产过程中发生的主要化学反应是什么？（3）普通玻璃的成分是什么？思考：思考：一一 、玻璃、玻璃主要主要原料原料主要反应主要反应成分成分纯碱纯碱石灰石石灰石石英石英Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3+ CO2高温CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2高温Na2SiO3 CaSiO3SiO2普通玻璃：普通玻璃：不能说明硅酸的不能说明硅酸的酸性比碳酸强酸性比碳酸强具有硅酸盐和二氧化硅的性质。具有硅酸盐和二氧化硅的性质。如，如，盛氢氧化钠的玻璃瓶不能用玻璃塞：盛氢氧化钠的玻
2、璃瓶不能用玻璃塞：2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O用氢氟酸刻蚀玻璃：用氢氟酸刻蚀玻璃：4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O 玻璃是介于结晶态和无定型态之间玻璃是介于结晶态和无定型态之间的一种物质状态，我们叫它玻璃态物质。的一种物质状态，我们叫它玻璃态物质。玻璃态物质：玻璃态物质：光学玻璃光学玻璃加工助剂或加工助剂或工艺处理工艺处理 性能性能 用途用途 B2O3 PbOCo2O3 Cu2O Fe2+软化态时冷风急软化态时冷风急吹吹AgBr微量微量CuO更稳定、耐高温、抗化学更稳定、耐高温、抗化学腐蚀不易受热膨胀腐蚀不易受热膨胀高级化学反应容器高级化学反应容器折
3、光率高折光率高制造光学仪器制造光学仪器具有不同的色彩具有不同的色彩机械强度大、抗震裂、不机械强度大、抗震裂、不易破碎、碎后无尖锐棱角易破碎、碎后无尖锐棱角用于汽车、火车车窗用于汽车、火车车窗在不同的光照下变色在不同的光照下变色制窗玻璃、太阳镜等制窗玻璃、太阳镜等彩色玻璃窗等彩色玻璃窗等几种特殊的玻璃：几种特殊的玻璃： 硼硅酸盐玻璃、光学玻璃、彩色玻璃和钢化玻璃等硼硅酸盐玻璃、光学玻璃、彩色玻璃和钢化玻璃等 普通玻璃普通玻璃蓝玻璃蓝玻璃红玻璃红玻璃化学仪器玻璃化学仪器玻璃光学仪器玻璃光学仪器玻璃钢化玻璃钢化玻璃光纤玻璃光纤玻璃因混有铁的化合物而呈浅绿色因混有铁的化合物而呈浅绿色在原料里加入了氧化
4、钴使玻璃呈现蓝色在原料里加入了氧化钴使玻璃呈现蓝色在原料里加入了氧化亚铜使玻璃呈现红色在原料里加入了氧化亚铜使玻璃呈现红色如试管等如试管等如放大镜如放大镜把普通玻璃放到电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，把普通玻璃放到电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大46倍。倍。1964年年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为被誉为“纤维光学之父纤维光学之父”，比头发丝还细的一对光导纤维上同，比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送时传送3万门电话且中继距离长达万门电话且中
5、继距离长达2050Km，保密性能好。，保密性能好。兵马俑兵马俑中国陶瓷珍品之唐三彩中国陶瓷珍品之唐三彩 中中国国陶陶瓷瓷珍珍品品之之清清青青花花思考：思考：1、我国最为著名的陶器、瓷器产地在什么地方？有什、我国最为著名的陶器、瓷器产地在什么地方？有什么之称？么之称？（答案：陶都（答案：陶都江苏宜兴江苏宜兴 瓷都瓷都江西景德镇）江西景德镇）2 2、制造陶瓷器的主要原料是什么？、制造陶瓷器的主要原料是什么？黏土黏土 陶瓷器制造过程：陶瓷器制造过程：思考：思考：混合、成型、干燥、混合、成型、干燥、烧结、冷却。烧结、冷却。 2 2、对于一般烧制的陶瓷制品，有什么共同的缺陷呢？怎样、对于一般烧制的陶瓷制
6、品，有什么共同的缺陷呢？怎样弥补？弥补？ 表面比较粗糙，而且有不同程度的渗透性。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。烧制前在坯体表面涂上一层釉，使成品光滑，不渗水。 1 1、手工制造陶瓷器有哪些过程？、手工制造陶瓷器有哪些过程？唐唐三三彩彩思考：思考：瓷器上釉是怎么回事？绚丽多彩的瓷器是怎样制得的？瓷器上釉是怎么回事？绚丽多彩的瓷器是怎样制得的？在普通釉料中加入一些重金属离子，可制成彩釉。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。将彩釉涂在坯体上进行烧制即制成绚丽多彩的瓷器。试分析课本试分析课本
7、57页表格，思考，为什么烧制陶瓷时空气页表格，思考，为什么烧制陶瓷时空气的用量不同陶瓷制品的颜色就会不同？的用量不同陶瓷制品的颜色就会不同？彩釉的颜色是由内含的金属氧化物的价态彩釉的颜色是由内含的金属氧化物的价态决定的，空气足量时，为高价金属氧化物，决定的，空气足量时，为高价金属氧化物，此时彩釉呈现高价金属氧化物的颜色，空此时彩釉呈现高价金属氧化物的颜色，空气的量较少时，为较低价态的金属氧化气的量较少时，为较低价态的金属氧化物，彩釉呈现低价态金属氧化物的颜色。物，彩釉呈现低价态金属氧化物的颜色。二、陶瓷二、陶瓷(China)(China)1 1、主要原料：、主要原料： 2 2、传统生产过程：、
8、传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、冷却混和、成型、干燥、烧结、冷却 3 3、反应原理：、反应原理：复杂的物理、化学变化复杂的物理、化学变化 4 4、主要成分：、主要成分：硅酸盐硅酸盐 5、主要特性：、主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。易成型等优点。 黏土（黏土（AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O） 陶瓷工业发展非常迅速，各种新型逃陶瓷工业发展非常迅速，各种新型逃席不断问世，美国席不断问世，美国“哥伦比亚哥伦比亚”号航天号航天飞机的外壳，就是铺砌了飞机的外壳，就是铺砌了3.2万快金属陶万快金属陶瓷耐热
9、片。用新型陶瓷材料代替金属材瓷耐热片。用新型陶瓷材料代替金属材料制发动机，料制发动机，1990年我国第一台无水冷年我国第一台无水冷发电机试车成功，这是继美、日之后，发电机试车成功，这是继美、日之后，国际上仅有的几次试验之一。专家门预国际上仅有的几次试验之一。专家门预言：随着新陶瓷技术的发展，人类将重言：随着新陶瓷技术的发展，人类将重返返“石器时代石器时代”。不过是个全新的石器。不过是个全新的石器时代。时代。主要主要原料原料主要主要设备设备反应反应条件条件普通水泥普通水泥主要成分主要成分主要主要性质性质黏土黏土石灰石石灰石石膏石膏（辅料）（辅料）水泥回水泥回转窑转窑高温高温硅酸三钙：硅酸三钙：3
10、CaOSiO2硅酸二钙：硅酸二钙：2CaO SiO2铝酸三钙：铝酸三钙：3CaO Al2O3水硬性水硬性三、水泥三、水泥1.1.建筑用粘合剂建筑用粘合剂水泥水泥沙浆的沙浆的 成分是什么？成分是什么？2.2.混凝土又是什么做成的？混凝土又是什么做成的？水泥水泥 、 沙子、水沙子、水水泥、沙子水泥、沙子 、碎石、碎石19491998年我国水泥年产量示意图年我国水泥年产量示意图 中国的水泥工业发展有中国的水泥工业发展有100100多多年历史，我国的水泥产量自年历史，我国的水泥产量自19951995年年以来一直踞世界首位，其中以来一直踞世界首位，其中19991999年年我国水泥产量占世界的我国水泥产量
11、占世界的37.16%37.16%，但，但因我国人口多，人均产量很低。我因我国人口多，人均产量很低。我国现有水泥企业国现有水泥企业80008000多家，但年产多家，但年产量量2020万吨以上的不足万吨以上的不足10%10%，全国平均，全国平均规模不足规模不足1010万吨，与发达国家相比万吨，与发达国家相比差距极大。差距极大。1、光导纤维光导纤维 高纯度的高纯度的SiO2光纤通信的优点有：光纤通信的优点有： a、信息容量大，一条光缆通路可同时容纳、信息容量大，一条光缆通路可同时容纳10亿人通亿人通话，也可同时传送多套电视节目；话，也可同时传送多套电视节目； b、光纤的抗干扰性能好，不发生电辐射，通
12、讯质量、光纤的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听；高，能防窃听； c、光缆质量小而且细，不怕腐蚀，铺设方便；、光缆质量小而且细，不怕腐蚀，铺设方便； d、光纤通信还有损耗低，适合远距离信息传输等优、光纤通信还有损耗低，适合远距离信息传输等优势；势； 四、玻璃和陶瓷的新发展四、玻璃和陶瓷的新发展光纤之父光纤之父高锟高锟陶瓷发动机陶瓷发动机氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷设问：设问： 既然陶瓷发动机能克服传统发动机的缺点，请大家预既然陶瓷发动机能克服传统发动机的缺点，请大家预测氮化硅的性质。测氮化硅的性质。（答案：应该是耐高温、抗氧化、耐腐蚀。）（答案：应该是耐高温、抗氧化、耐腐蚀。） 氮化硅陶
13、瓷硬度大，本身具有润滑性，耐磨损，抗腐蚀，氮化硅陶瓷硬度大，本身具有润滑性，耐磨损，抗腐蚀，抗氧化，能抵抗冷热冲击，可用来制造轴承、汽轮机叶抗氧化，能抵抗冷热冲击，可用来制造轴承、汽轮机叶片、永久性模具、机械密封环等机械构件，还可以用来片、永久性模具、机械密封环等机械构件，还可以用来制柴油机。制柴油机。2.高温结构陶瓷高温结构陶瓷小结：小结： 新型结构陶瓷除上述所介绍的之外，还有很多品种，新型结构陶瓷除上述所介绍的之外，还有很多品种，如碳化硼陶瓷、氧化锆陶瓷、纳米陶瓷等等，它们广泛如碳化硼陶瓷、氧化锆陶瓷、纳米陶瓷等等，它们广泛应用在工农业生产、原子能工业、宇航事业等方面。应用在工农业生产、原子能工业、宇航事业等方面。
