高中化学选修一玻璃陶瓷水泥课件.ppt

第三节玻璃 陶瓷和水泥 第3章探索生活材料 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 实验室玻璃仪器 石英玻璃管 玻璃杯 玻璃艺术品 玻璃金字塔 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 玻璃的发现 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 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 3 主要成分 1 原料 硅酸钠 Na2SiO3 硅酸钙 CaSiO3 二氧化硅 SiO2 学与问 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 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 硼硅酸盐玻璃 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 过量的SiO2或加入B2O3 光学玻璃 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 加入PbO 蓝色 Co2O3 红色 Cu2O 淡绿色 FeO 彩色玻璃 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 方法 普通玻璃在钢化炉里加热软化 取出后再急速冷却 钢化玻璃 工艺处理 用途 工艺玻璃制品 用途 汽车或火车车窗 性能 机械强度大 抗震烈 不易破碎 碎块无棱角 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 开阔视野 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 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 开阔视野 变色玻璃 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 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 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 玻璃的新发展 光导纤维 光纤 图3 32光导纤维 优点 信息容量大 可同时容纳10亿人通话或传送多套电视节目 质量小而且细 每千米27g不怕腐蚀 铺设方便 抗干扰性能好 通讯质量高 能防窃听 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 光学纤维胃镜 现代通信用光缆 用光导纤维做手术 不用开刀 2020 1 30 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 讨论 图3 25秦兵马俑是陶制品 图3 26景德镇瓷器闻名世界 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 2020 1 30 21 可编辑 2020 1 30 中国陶瓷珍品之唐三彩 2020 1 30 中国陶瓷珍品之明青花 中国陶瓷珍品之清青花 2020 1 30 陶器 瓷器的区别 二 陶瓷 图3 27陶器制造过程示意图 复杂的物理 化学变化 黏土 Al2O3 2SiO2 2H2O 高岭石Al4 Si4O10 OH8 除Al2O3外 还含SiO2 唐三彩 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 景泰蓝 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 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 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 陶瓷的应用 耐高温 抗氧化 耐酸碱腐蚀 硬度大 耐磨损 密度小等 制造发动机和航天飞机的防护片 陶瓷的新发展 高温结构陶瓷 性能 用途 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 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 Si3N4基陶瓷球轴承 沙漠车 氮化硅陶瓷部件 氧化铝陶瓷 性能 用途 熔点高 坩埚 高温炉管 硬度大 刚玉球磨机 透明 耐高温 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 高纯氧化铝透明陶瓷管 氧化铝陶瓷制品 陶瓷的新发展 高温结构陶瓷 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 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 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 水泥用途 水泥砂浆 水泥 沙子和水的混合物 是建筑黏合剂 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 水泥的性能是如何表示的 水泥回转窑 原料中的石膏的作用是什么 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 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 20世