高中化学 无机非金属材料：玻璃、陶瓷和水泥知识讲解学案 新人教版选修2

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1、无机非金属材料：玻璃、陶瓷和水泥【学习目标】1、了解水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途；　　2、认识光导纤维和高温结构陶瓷等新型材料；　　3、以玻璃和陶瓷、水泥为例认识物质的组成和反应条件对性能和用途的影响。【要点梳理】要点一、玻璃1、生产玻璃的主要原料玻璃的种类很多，主要是普通玻璃。生产玻璃的主要原料是纯碱（Na2CO3）、石灰石（CaCO3）和石英（SiO2）。要点诠释：（1）生产石英玻璃的主要原料仅是石英（SiO2）。（2）生产其他特种玻璃还要用到氧化钴（Co2O3）、氧化亚铜（Cu2O）、硼砂（Na2B4O7·10H2O）等作辅助原料，生

2、产钾玻璃要用K2CO3代替Na2CO3。2、生产玻璃的主要设备生产玻璃的主要设备是玻璃窑。3、生产玻璃的主要原理将原料按一定比例混合，粉碎后放入玻璃窑中加强热，原料熔融后发生了复杂的物理变化和化学变化。生产过程中发生的主要反应为：CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑4、普通玻璃的主要成分在原料中，SiO2的用量是比较大的，所以，普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起所得到的物质，主要成分是SiO2。最常见到的普通玻璃的组成用氧化物的形式表示为Na2O·CaO·6SiO2。要点诠释：因为玻璃

3、中含有二氧化硅，而氢氟酸可以和二氧化硅发生化学反应，因此，制取氟化氢气体或盛放氢氟酸时不能用玻璃容器。5、玻璃的性质（1）玻璃的物理性质玻璃通常为表面光滑、致密、硬而脆的固体，属于混合物。玻璃没有一定的熔点，而是在某个温度范围内逐渐软化，在高温时逐渐软化甚至变为液体。在软化状态时，可以被吹制成任何形状的制品。高温熔融的液体玻璃能抽出细丝。在制作玻璃的过程中，如果加入某些金属氧化物可制成有色玻璃。例如，加入Co2O3后玻璃呈蓝色，加入Cu2O后玻璃呈红色，普通玻璃中二价铁呈淡绿色。玻璃不导电，导热性较差。要点诠释：玻璃在通常情况下呈固态，但固态的玻璃并不是晶体，

4、而是玻璃态物质。玻璃态物质是介于结晶态和无定形态之间的一种物质状态。（2）玻璃的化学性质从玻璃的组成及其组成物质的化学性质来看，玻璃具有相对强的化学稳定性，如KMnO4溶液、浓硝酸等强氧化剂，硫酸、盐酸等强酸，水、乙醇、四氯化碳等溶剂，均不与玻璃发生化学反应或物理溶解。但是，在常温下玻璃易被氢氟酸腐蚀；磨砂玻璃或玻璃粉在常温下也较易被强碱腐蚀。这些“腐蚀”过程中的主要化学反应为：SiO2+4HF==SiF4↑+2H2OSiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O因此实验室保存碱或碱性溶液（如NaOH、Na2CO3溶液等）的试剂瓶不用玻璃塞而用橡皮塞。6、钢化

5、玻璃将普通玻璃加热到一定温度后急剧冷却，即可得到钢化玻璃。钢化玻璃比普通玻璃机械强度高，不易破碎，破碎之后也没有尖锐的棱角，不易伤人。7、几种特殊玻璃的性能和用途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。种类特性用途硼酸盐玻璃热膨胀系数小，化学稳定性好更耐高温和耐化学腐蚀常用于制造化学仪器石英玻璃膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光化学仪器、高压水银灯、紫外灯等的灯壳、光导纤维、压电晶体等光学玻璃透光性能好，有折光性和色散性眼镜片、照相机、显微镜、望远镜等中的凹凸透镜玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀

6、宇航员的衣服、玻璃钢等钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂运动器材、微波通信器材、汽车、火车窗玻璃等要点二、陶瓷　　1、陶瓷发明的重大意义陶瓷的发明是人类早期科学技术发展史上的一个重要的里程碑，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。作为陶瓷的故乡，我国陶都宜兴的陶器和瓷都景德镇的瓷器，在世界上都享有盛誉。瓷器成了中华民族文化的象征之一。2、制造陶瓷器的主要原料制造陶瓷的主要原料是黏土，其主要成分可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O。3、传统的生产过程　　①混合②成型③干燥④烧结⑤冷却⑥陶瓷器　　　

7、　　　　4、釉料日常生活中我们见到的许多陶瓷制品，表面光滑，不渗水，而且色彩丰富，非常漂亮，这是由于烧制前在坯体上涂了彩釉（在普通釉料中加入一些重金属离子，可制成彩釉）。涂有彩釉的陶瓷制品绚丽多彩，备受人们的喜爱。加入釉料的金属元素烧制时的空气用量与彩釉颜色空气过量空气不足Fe黄、红、褐、黑蓝、绿Cu蓝绿红Mn紫、褐褐、黑褐Cr黄、绿、褐蓝绿Co蓝、淡蓝蓝釉料金属元素与彩色陶瓷颜色的关系要点诠释：空气的用量不同，烧制时得到的彩釉颜色不同，可以说，由于空气量的不同，提供的O2量也不相同，因而金属元素被氧化生成金属氧化物的种类和数量也不相同，它们直接决定了彩釉的颜

8、色。因此，在制精美的陶瓷过程中，严格控