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1、3 玻璃、陶瓷和水泥 Glass、Ceramics、Cement第三章 探索生活材料一、玻璃一、玻璃1.工业制备工业制备原料：原料：设备：设备：主要反应：主要反应：纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英成分：成分：也可写成：也可写成：Na2CO3 + SiO2 CaCO3 + SiO2 Na2SiO3 + CO2CaSiO3 + CO2Na2SiO3 、CaSiO3 、SiO2 Na2O CaO 6SiO2 玻璃窑玻璃窑玻璃的主要成分：玻璃的主要成分： SiO2提问提问为什么制取氟化氢气体或盛放氢氟酸时不能用为什么制取氟化氢气体或盛放氢氟酸时不能用玻璃容器？玻璃容器？回答因为玻璃中含有二氧化硅，
2、而氢氟酸回答因为玻璃中含有二氧化硅，而氢氟酸可以和二氧化硅发生化学反应。可以和二氧化硅发生化学反应。SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiO2+NaOH=NaSiO3+H2O一、玻璃一、玻璃提问当我们把若干块普通玻璃叠加，或从提问当我们把若干块普通玻璃叠加，或从侧面看这块玻璃时，它都是绿色的。为什侧面看这块玻璃时，它都是绿色的。为什么？么？特性：特性：特性：特性：玻璃是介于结晶态和无定形态之间的玻璃是介于结晶态和无定形态之间的一种物质状态一种物质状态,称为玻璃态。没有固定的熔称为玻璃态。没有固定的熔点，在某一温度范围内逐渐软化。点，在某一温度范围内逐渐软化。回答因为原料中混有二价铁的缘故回答
3、因为原料中混有二价铁的缘故9/5/20249/5/20242 2、几种特殊玻璃、几种特殊玻璃（2）光学玻璃）光学玻璃：透光性能好、有折光和色散性透光性能好、有折光和色散性（3）有色玻璃：）有色玻璃：含某些金属氧化物的玻璃含某些金属氧化物的玻璃 蓝色蓝色(Co2O3)红色红色 (Cu2O) 淡绿色淡绿色 (FeO)（4）钢化玻璃）钢化玻璃：玻璃加热软化，再急速冷却得到玻璃加热软化，再急速冷却得到（PbO）（1）硼酸盐玻璃）硼酸盐玻璃：加入：加入B2O3，可做高级化学仪器，可做高级化学仪器9/5/2024玻璃的性能和用途是由什么决定的？如何玻璃的性能和用途是由什么决定的？如何减少和利用玻璃垃圾？减
4、少和利用玻璃垃圾？(1)由玻璃的成分决定的。由玻璃的成分决定的。(2)尽可能回收玻璃瓶，其中一部分可重新制尽可能回收玻璃瓶，其中一部分可重新制造玻璃制品，一部分经消毒可再利用。造玻璃制品，一部分经消毒可再利用。注意：有机玻璃、水玻璃都不是玻璃。注意：有机玻璃、水玻璃都不是玻璃。由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的 介绍：介绍：我国早在我国早在8000年前便发明了制陶技术，是世界年前便发明了制陶技术，是世界上最先烧造和使用陶器的国家之一。陶瓷的发明是人上最先烧造和使用陶器的国家之一。陶瓷的发明是人类科技发展史上一个重要里程碑，是人类第一次学会类科技发展史上一个重要里程碑，是人类第
5、一次学会用黏土等天然物为主要原料经过复杂的物理化学变化用黏土等天然物为主要原料经过复杂的物理化学变化制造出的一种重要的人造材料。瓷器是中华文明的象制造出的一种重要的人造材料。瓷器是中华文明的象征。在许多拉丁语系国家中，征。在许多拉丁语系国家中，“瓷器瓷器”和和“中国中国”都以都以“CHINA”这同一种字母拼音表示。这同一种字母拼音表示。二、陶瓷二、陶瓷提问提问我国素有我国素有“瓷都瓷都”之称的地方在哪里？之称的地方在哪里？“陶都陶都”之称的地方在哪里？之称的地方在哪里？回答回答江西景德镇。浙江宜兴。江西景德镇。浙江宜兴。1工业制备：工业制备：主要原料：主要原料：设备：设备：条件：条件：黏土黏土
6、（Al2O32SiO22H2O）窑窑高温高温（4）手工制作过程：）手工制作过程：1混合混合2成型成型干燥干燥烧结烧结冷却冷却陶瓷器陶瓷器陶瓷高温隧道窑陶瓷高温隧道窑红陶罐红陶罐(新时期时代新时期时代)灰陶纹豆灰陶纹豆(崧泽文化崧泽文化)硬陶罐硬陶罐(战国战国)三彩骆驼三彩骆驼(唐唐)跪射俑跪射俑(秦秦)2陶与瓷的异同之处陶与瓷的异同之处共同点：共同点：都是硅酸盐产品都是硅酸盐产品不同点：不同点：原料、温度、颜色、厚度、透水性、原料、温度、颜色、厚度、透水性、质地等方面有区别质地等方面有区别釉釉是用矿物原料（长石、石英、滑石、高岭土是用矿物原料（长石、石英、滑石、高岭土等）和化工原料按一定比例配
7、合（部分原料可等）和化工原料按一定比例配合（部分原料可先制成熔块）经过研磨制成釉浆先制成熔块）经过研磨制成釉浆3陶瓷的优点和用途：陶瓷的优点和用途：具有抗氧化性、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易具有抗氧化性、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点，有着广泛的用途。成型等优点，有着广泛的用途。例如：化学实验中用的坩埚、蒸发皿等也是陶瓷例如：化学实验中用的坩埚、蒸发皿等也是陶瓷制品。制品。回顾回顾一、玻璃一、玻璃1、原料：（）、原料：（）、（）和（）（）和（）2、反应原理：、反应原理：主要反应：主要反应：3、普通玻璃主要成分：、普通玻璃主要成分：4、主要性能：不是晶体，称作玻璃态物、主要性能：不是晶体
8、，称作玻璃态物质，的熔点，在一定温度范围内质，的熔点，在一定温度范围内逐渐逐渐纯碱纯碱Na2CO3石灰石石灰石CaCO3石英石英SiO2CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2Na2CO3 + SiO2 没有固定没有固定软化软化SiO2Na2SiO3 + CO2几种特殊的玻璃：几种特殊的玻璃：1.高级化学玻璃仪器，加入高级化学玻璃仪器，加入能提高玻璃的化学稳定性和降低它的热膨胀系数能提高玻璃的化学稳定性和降低它的热膨胀系数2.光学玻璃，加入光学玻璃，加入增强增强透光性透光性和折光率。和折光率。3.有色玻璃：红色玻璃，加入有色玻璃：红色玻璃，加入淡绿色玻璃，加入淡绿色玻璃，加入蓝色玻璃
9、，加入蓝色玻璃，加入普通玻璃一般呈淡绿色是因为普通玻璃一般呈淡绿色是因为石英砂中含有二价铁石英砂中含有二价铁4.钢化玻璃：钢化玻璃：抗震裂，不易破碎；一旦破碎，碎块没有尖锐的棱角，抗震裂，不易破碎；一旦破碎，碎块没有尖锐的棱角，不易伤人，用于制造汽车或火车的车窗等。不易伤人，用于制造汽车或火车的车窗等。普通玻璃加热软化，再急速冷却得到普通玻璃加热软化，再急速冷却得到B2O3PbOCu2OFeOCo2O3二、陶瓷二、陶瓷(China)(China)陶都陶都（ ） 瓷都瓷都（ ） 1 1、主要原料：、主要原料：（ ）2 2、传统生产过程：、传统生产过程：（混合混合）（成型成型）（干燥干燥）（烧结烧
10、结）（冷却冷却）3 3、主要特性：抗、抗、主要特性：抗、抗、耐耐 易易 等优点。等优点。 浙江宜兴浙江宜兴江西景德镇江西景德镇黏土黏土氧化氧化酸碱腐蚀酸碱腐蚀高温高温绝缘绝缘成型成型三、水泥三、水泥3特性：特性：1工业制备：工业制备：黏黏土和石灰石土和石灰石设备：设备：2主要成分：主要成分：具有水硬性具有水硬性石膏石膏(调节水泥的硬化速度调节水泥的硬化速度)反应条件：反应条件：原料：原料：回转窑回转窑煅烧煅烧硅酸三钙硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙铝酸三钙(3CaOAl2O3)水泥生料煅烧成熟料的物理化学变化的过程水泥生料煅烧成熟料的物理化学变化的过
11、程1：干燥带：干燥带：100水分蒸发水分蒸发温度（度）温度（度）作用作用2：预热带：预热带：600有机物燃烧和高岭土的脱水有机物燃烧和高岭土的脱水3：分解带：分解带：900石灰石分解，石灰石分解，CaO和和SiO2Al2O3发生固态反应发生固态反应4:煅烧带煅烧带11003CaO+Al2O3=3CaO.Al2O32CaO+SiO2=2CaO.SiO23CaO+SiO2=3CaO.SiO25：烧结带：烧结带：1400烧结，熔融，得熟料烧结，熔融，得熟料高温高温高温高温高温高温三、水泥三、水泥4.几个概念：几个概念：水泥砂浆水泥砂浆混凝土混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土5.水泥的分类：水泥的分类：水泥、
12、沙子和水的混合物水泥、沙子和水的混合物水泥水泥、沙子沙子、碎石和水的混合物碎石和水的混合物混凝土和钢筋混合在一起混凝土和钢筋混合在一起普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣水泥矿渣水泥沸石岩水泥沸石岩水泥一般水泥一般水泥白水泥白水泥彩色水泥彩色水泥 2001年年4月月我国实施的水泥新我国实施的水泥新标准用强度来表示标准用强度来表示水泥的不同性能。水泥的不同性能。常用的硅酸水泥分常用的硅酸水泥分为为42.5、52.5、62.5三个等级。三个等级。等级越高，表示水等级越高，表示水泥的性能越好。不泥的性能越好。不同的建筑，对水泥同的建筑，对水泥的等级要求是不一的等级要求是不一样的样的四、玻璃和陶瓷的新发展
13、四、玻璃和陶瓷的新发展一、光导纤维一、光导纤维主要成份：二氧化硅主要成份：二氧化硅是从高纯度的石英玻璃熔融体中，拉出直是从高纯度的石英玻璃熔融体中，拉出直径约径约100微米的细丝。微米的细丝。光纤通信有哪些优点呢？光纤通信有哪些优点呢？1、信息量大，每根光纤理论上可同时、信息量大，每根光纤理论上可同时 通过通过10亿路电话。亿路电话。2、质量小：每公里、质量小：每公里27g，不怕腐蚀。，不怕腐蚀。4、成本低：每公里、成本低：每公里1万元左右。万元左右。3、性能好，抗电磁干扰、保密性强。、性能好，抗电磁干扰、保密性强。光导纤维的应用：光导纤维的应用： 除用于通信外，还用于医疗、信息处理、传除用于
14、通信外，还用于医疗、信息处理、传音音传像、遥测遥控和照明等许多方面。传像、遥测遥控和照明等许多方面。光光导导纤纤维维手手术术头头灯灯用光导纤维做手术不用开用光导纤维做手术不用开刀刀玻璃钢玻璃钢 玻璃在熔化状态下抽玻璃在熔化状态下抽成丝成为玻璃纤维，成丝成为玻璃纤维，玻璃纤维用合成树脂玻璃纤维用合成树脂一层层胶合压制成一一层层胶合压制成一定形状，并在加压下定形状，并在加压下加热固化，形成玻璃加热固化，形成玻璃钢，强度大如钢，比钢，强度大如钢，比钢轻。钢轻。四、玻璃和陶瓷的新发展四、玻璃和陶瓷的新发展二、高温结构陶瓷二、高温结构陶瓷耐高温、耐氧化、耐酸碱腐蚀、耐高温、耐氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐
15、磨损、密度小硬度大、耐磨损、密度小高温结构陶瓷的高温结构陶瓷的特点特点：氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷高纯氧化铝透明陶瓷管高纯氧化铝透明陶瓷管氧化铝陶瓷制品氧化铝陶瓷制品性能：熔点高、硬度大、透明、耐高温；性能：熔点高、硬度大、透明、耐高温；用途：坩埚、高温炉管、用途：坩埚、高温炉管、刚玉球磨机、高刚玉球磨机、高压钠灯管压钠灯管氮化硅陶瓷（氮化硅陶瓷（Si3N4 ）特点：特点：密度小、高强度、高硬度、高韧性、密度小、高强度、高硬度、高韧性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、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。隔热、电绝缘等一系列优良性能。 SiSi3 3N N4
16、4基陶瓷球轴承基陶瓷球轴承沙漠车沙漠车氮化硅陶瓷部件氮化硅陶瓷部件SiSi3 3N N4 4基陶瓷球轴承基陶瓷球轴承讨论：讨论：采用采用高温结构陶瓷制造发动机有哪些高温结构陶瓷制造发动机有哪些优点呢？优点呢？ 铸铁发动机高温时容易损坏，需用水冷却，铸铁发动机高温时容易损坏，需用水冷却，浪费热能。浪费热能。 高温结构陶瓷发动机工作温度稳定在高温结构陶瓷发动机工作温度稳定在1300，燃料充分燃烧，热效应提高，且质轻。，燃料充分燃烧，热效应提高，且质轻。1、制水泥和玻璃时都需要用的原料是（、制水泥和玻璃时都需要用的原料是（）（A）粘土）粘土（B）石英）石英（C）石灰石）石灰石（D）纯碱）纯碱2.熔融
17、烧碱应选用的器皿是熔融烧碱应选用的器皿是()A.石英坩埚石英坩埚B.生铁坩埚生铁坩埚C.普通玻璃坩埚普通玻璃坩埚D.陶瓷坩埚陶瓷坩埚练习：练习：CB3.下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A.酸均不能与酸性氧化物反应酸均不能与酸性氧化物反应B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同4.下列物质中属于纯净物的是下列物质中属于纯净物的是()A.Na2CO310H2OB.水泥水泥C.纯净的盐酸纯净的盐酸D.普通玻
18、璃普通玻璃BDA5.高温结构陶瓷与金属材料相比，优点是高温结构陶瓷与金属材料相比，优点是()耐高温耐腐蚀，不怕氧化耐高温耐腐蚀，不怕氧化密度小，硬度大密度小，硬度大韧性好，易于切削、锻打、拉伸韧性好，易于切削、锻打、拉伸良好的传热导电性良好的传热导电性6.下列有关材料用途的说法不正确的是下列有关材料用途的说法不正确的是()氧化铝陶瓷可用做高压钠灯的灯管氧化铝陶瓷可用做高压钠灯的灯管氮化硅陶瓷可用做陶瓷发动机的材料氮化硅陶瓷可用做陶瓷发动机的材料光导纤维可用做遥测遥控、照明等光导纤维可用做遥测遥控、照明等氧化铝陶瓷可用做半导体材料氧化铝陶瓷可用做半导体材料ABD新新型型燃燃气气玻玻璃璃制制品品坩坩埚埚炉炉蓄蓄热热式式马马蹄蹄焰焰池池玻玻璃璃窑窑炉炉水泥回转窑水泥回转窑6000吨回转窑设备吨回转窑设备
