2021-2022化學(xué)1學(xué)案：第3章第3節(jié)玻璃、陶瓷和水泥

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE14-版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第三節(jié)玻璃、陶瓷和水泥目標(biāo)與素養(yǎng)：1.知道玻璃、陶瓷和水泥的主要化學(xué)成分、生產(chǎn)原料及用途。(重點(diǎn))2.了解光導(dǎo)纖維和高溫結(jié)構(gòu)陶瓷等新型材料的性能與用途.一、三大傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品1．玻璃eq\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1(生產(chǎn)原料：純堿、石灰石和石英砂,主要反應(yīng)原理：CaCO3＋SiO2\o（=，\s\up15（高溫））CaSiO3＋CO2↑、,Na2CO3＋SiO2\o(=，\s\up15(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，主要設(shè)備：玻璃窯，成分：CaSiO3、Na2SiO3、SiO2，特點(diǎn)：硬度大、質(zhì)脆、耐腐蝕，無固定熔點(diǎn),屬于玻璃,態(tài)物質(zhì)，特種玻璃：光學(xué)玻璃、彩色玻璃、鋼化玻璃等）)2．陶瓷eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1（生產(chǎn)原料：黏土，陶器手工制造大致步驟：混合、成型、干燥、燒結(jié)，冷卻、陶器，陶瓷的優(yōu)點(diǎn)：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、,易成型等)）3．水泥eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1（普通水泥的原料：石灰石、黏土和適量石膏，生產(chǎn)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯,普通水泥的主要成分:硅酸二鈣2CaO·SiO2，硅酸三鈣3CaO·SiO2和鋁酸三鈣3CaO·Al2O3,水泥的主要性質(zhì):水硬性，用途：水泥砂漿和混凝土，水泥的質(zhì)量指標(biāo):我國的三個強(qiáng)度等級42.5、,52.5和62。5表示水泥的性能，等級越高，性能,越好)）微點(diǎn)撥：（1）鋼化玻璃與普通玻璃的成分完全相同。（2)由于水泥具有很強(qiáng)的吸水能力，能吸收空氣中的水分并與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故儲存和運(yùn)輸過程中要注意防水、防潮。二、玻璃和陶瓷的新發(fā)展1．光導(dǎo)纖維(簡稱光纖）eq\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1(主要成分：SiO2石英玻璃，主要性能：傳導(dǎo)光的能力特別強(qiáng)，抗干擾性,能好，通信質(zhì)量高，防竊聽，質(zhì)量，小而細(xì)，耐腐蝕，鋪設(shè)方便，用途:制作光纜，還用于醫(yī)療、信息處理、傳能,傳像、遙測遙控和照明等方面))2．高溫結(jié)構(gòu)陶瓷（2)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的優(yōu)點(diǎn)：耐高溫、耐氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等。（3)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制造發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)的工作溫度能穩(wěn)定在1300℃左右,由于燃料充分燃燒而又不需要水冷卻，使熱效率大幅度提高。同時,用陶瓷材料做發(fā)動機(jī)，還可減輕汽車的質(zhì)量。1．判斷正誤（正確的打“√”，錯誤的打“×”)（1）硅酸鹽材料屬于新型無機(jī)非金屬材料 (）(2)光導(dǎo)纖維具有很強(qiáng)的導(dǎo)電性 (）(3）高溫結(jié)構(gòu)陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料 （)[答案](1）×(2）×（3)√2．材料是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。制造水泥、玻璃都要用到的原料是()A．石灰石 B．純堿C．黏土 D．石膏A［生產(chǎn)玻璃的原料是純堿、石灰石和石英，生產(chǎn)水泥以黏土和石灰石為主要原料，共同原料為石灰石。］3．下列關(guān)于玻璃的敘述中，正確的是(）A．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽材料B．紅色玻璃中含有氧化鈷C．鋼化玻璃的主要原料是純堿、石灰石、石英D．無色玻璃是純凈物C[陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽材料，A錯；紅色玻璃中含有氧化亞銅，含有氧化鈷的玻璃呈藍(lán)色，B錯；鋼化玻璃的原料與普通玻璃相同，C對;玻璃是混合物，D錯。]玻璃、陶瓷和水泥的比較硅酸鹽工業(yè)普通水泥普通玻璃陶瓷主要原料石灰石、黏土、石膏純堿、石灰石、石英黏土生產(chǎn)階段和主要化學(xué)方程式原料eq\o(―――→,\s\up15（磨細(xì)））生料eq\o（―――→,\s\up15(煅燒））熟料eq\o（―――→，\s\up15(石膏粉),\s\do15（磨細(xì)))成品原料eq\o(―――→，\s\up15（粉碎))按比例混合eq\o(―――→，\s\up15(強(qiáng)熱)）熔化eq\o（―――→，\s\up15(添加劑))成型Na2CO3＋SiO2eq\o（=,\s\up15(高溫))Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2eq\o(=，\s\up15(高溫)）CaSiO3＋CO2↑混合→成型→干燥→燒結(jié)→冷卻主要成分及種類硅酸三鈣（3CaO·SiO2)硅酸二鈣（2CaO·SiO2）鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3和SiO2）、石英玻璃、光學(xué)玻璃、玻璃纖維、鋼化玻璃種類：土器、陶器、瓷器、炻器等主要性能有水硬性：跟水摻和攪拌后凝固變硬、水中也能硬化玻璃態(tài)物質(zhì)無固定熔點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)軟化抗氧化、耐酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣性強(qiáng)典型設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃熔爐陶瓷窯共同特點(diǎn)高溫條件下發(fā)生復(fù)雜的物理變化、化學(xué)變化，冷卻后成為復(fù)雜的硅酸鹽關(guān)于玻璃成分與性質(zhì)的四點(diǎn)易錯問題(1)制造玻璃的原料熔融后發(fā)生了復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化.制得的玻璃是混合物，沒有固定的熔點(diǎn)。（2)鋼化玻璃與普通玻璃的主要成分完全相同.（3)堿性試劑如NaOH溶液、Na2CO3溶液等不能用帶玻璃塞的試劑瓶存放的原因：因?yàn)閴A性試劑能與玻璃塞的主要成分SiO2反應(yīng),如2NaOH＋SiO2=Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3具有黏合性，將瓶塞和試劑瓶黏結(jié)在一起。（4)氫氟酸能腐蝕玻璃，不能用玻璃瓶盛放.可用氫氟酸雕刻玻璃花紋.1．玻璃與人們的生產(chǎn)生活密切聯(lián)系。玻璃制品隨處可見。（1)一般住宅的窗玻璃是普通玻璃，制造普通玻璃的主要原料________、________、________粉碎后放入玻璃窯中在高溫下發(fā)生反應(yīng)生成玻璃，普通玻璃的成分是________、________、________。(2)某玻璃中含Na2O、CaO、SiO2的質(zhì)量之比為31∶28∶180，此玻璃的組成為________(填選項）.A．Na2O·CaO·6H2SiO3B．Na2O·CaO·6SiO2C．2Na2O·2CaO·9SiO2D．6Na2O·6CaO·SiO2（3）我們看到的普通玻璃，一般都呈淡綠色，這是因?yàn)樵现谢煊蠪e2＋。在制玻璃的原料中,再加入下列物質(zhì)后，可制得各種不同用途的玻璃。A．氧化亞銅（Cu2O)B．氧化鈷（Co2O3）C．氧化鉛（PbO）D．硼砂（Na2B4O7·10H2O)①制造化學(xué)儀器的玻璃需加入的物質(zhì)是（）②制造光學(xué)儀器的玻璃需加入的物質(zhì)是()③制造藍(lán)色玻璃需加入的物質(zhì)是(）④制造紅色玻璃需加入的物質(zhì)是()[解析](1)記憶普通玻璃的原料和主要成分關(guān)鍵是記住生產(chǎn)普通玻璃的化學(xué)方程式：Na2CO3＋SiO2eq\o（=,\s\up15（高溫））Na2SiO3＋CO2↑和CaCO3＋SiO2eq\o（=，\s\up15(高溫）)CaSiO3＋CO2↑。（2)n（Na2O)∶n(CaO)∶n(SiO2)＝eq\f（31，62）∶eq\f（28，56）∶eq\f（180,60）＝1∶1∶6。（3)硼砂玻璃能耐酸堿腐蝕；光學(xué)玻璃常加PbO;含有Cu2O的玻璃為紅色；含有Co2O3的玻璃為藍(lán)色.[答案］（1）純堿石灰石石英CaSiO3Na2SiO3SiO2（2）B（3）DCBA硅酸鹽改寫成氧化物形式的方法硅酸鹽種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但硅酸鹽可以看成堿性氧化物和酸性氧化物所組成的復(fù)雜化合物。因此,可以改寫為aMxOy·bSiO2·cH2O的方式。（1）氧化物書寫順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。（2）氧化物之間以“·”隔開，系數(shù)配置應(yīng)化為整數(shù).(3）氧化物前面的系數(shù)只對該氧化物起作用,對其他氧化物不起作用。（4)用氧化物表示時，元素的化合價均保持不變。例如，硅酸鈉(Na2SiO3）：Na2O·SiO2；高嶺土［Al2Si2O5(OH）4]：Al2O3·2SiO2·2H2O。性能獨(dú)特的新型無機(jī)非金屬材料1．新型無機(jī)非金屬材料的特性(1)能承受高溫，強(qiáng)度高例如，氮化硅陶瓷在1300℃左右的高溫下,仍具有很高的強(qiáng)度。(2)具有電學(xué)特性一些新型無機(jī)非金屬材料可以作絕緣體，有的可作半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體等。(3）具有光學(xué)特性有些新型無機(jī)非金屬材料能發(fā)出各色的光，有的能透過可見光，有的能使紅外線、雷達(dá)射線穿過。(4)具有生物功能有些新型無機(jī)非金屬材料可制成人造牙齒、人造骨骼,已被應(yīng)用在醫(yī)療上。2．高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的種類及特性(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的優(yōu)點(diǎn)能經(jīng)受高溫、不怕氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等。（2）高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的種類氧化鋁陶瓷:又稱人造剛玉，具有熔點(diǎn)很高、硬度大的優(yōu)點(diǎn).可用作坩堝、高溫爐管、球磨機(jī)、高壓鈉燈的燈管等。氮化硅陶瓷:具有硬度極大、耐磨損、抗腐蝕和抗氧化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?？捎糜谥圃燧S承、汽輪機(jī)葉片、機(jī)械密封環(huán)、永久性模具、發(fā)動機(jī)部件等.碳化硅陶瓷:具有熔點(diǎn)高、硬度大的優(yōu)點(diǎn).廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、原子能工業(yè)、宇航工業(yè)等.2．有關(guān)材料用途的說法中不正確的是()A．氧化鋁陶瓷可用作高壓鈉燈的燈管B．氮化硅陶瓷可用作陶瓷發(fā)動機(jī)的材料C．光導(dǎo)纖維可用作遙測遙控、照明等D．氧化鋁陶瓷可用作半導(dǎo)體材料D[本題考查氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷等新型無機(jī)非金屬材料的知識。氧化鋁陶瓷屬于高溫?zé)Y(jié)陶瓷,它具有高熔點(diǎn)、高硬度等特性，可制成透明陶瓷,但不能作半導(dǎo)體材料；氮化硅陶瓷具有超硬度、耐磨損、抗冷熱沖擊而不破裂、耐高溫、不易傳熱、抗腐蝕、高溫時也抗氧化等特性，可用作陶瓷發(fā)動機(jī)材料.光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力非常強(qiáng)，可用于醫(yī)療、信息處理、傳能傳像、遙測遙控、照明等。］1．下列不屬于傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品的是（)C[玻璃、水泥、陶瓷屬于傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品，光導(dǎo)纖維屬于新型無機(jī)非金屬材料。］2．下列有關(guān)玻璃的說法錯誤的是（)A．它是Na2CO3、CaCO3和SiO2熔化在一起所得到的物質(zhì)B．玻璃是一種混合物，沒有固定的熔化溫度C．玻璃中摻入AgBr和微量的Cu2O可制成變色玻璃D．玻璃能溶于水，其水溶液稱為水玻璃D［玻璃不會溶于水，水玻璃是Na2SiO3的水溶液。］3．下列關(guān)于水泥的說法不正確的是()A．水泥的主要成分為硅酸鈣B．水泥、沙子和水的混合物叫水泥砂漿，是建筑時常用的黏合劑C．在具體的建筑中，所用水泥的強(qiáng)度等級要符合要求D．我國的三峽大壩所使用的水泥的標(biāo)號應(yīng)是高標(biāo)號的水泥A[水泥的主要成分為硅酸二鈣(2CaO·SiO2）、硅酸三鈣（3CaO·SiO2）和鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3)。］4．陶瓷已廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中，下列不屬于陶瓷制品的是()A．電器中的絕緣瓷管B．實(shí)驗(yàn)室中的坩堝C．實(shí)驗(yàn)室中的試管D．建筑上燒制的磚瓦C［實(shí)驗(yàn)室中的試管為玻璃制品,其余選項中均為陶瓷制品。］5．陶瓷的發(fā)明是人類早期科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一個重要的里程碑,現(xiàn)在,陶瓷已廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中.(1）陶瓷不具有的性質(zhì)是________.A．可導(dǎo)電 B．耐酸堿C．抗氧化 D．耐高溫（2）實(shí)驗(yàn)室中最常用的坩堝是________,熔融燒堿樣品做實(shí)驗(yàn)時一般選用________坩堝。（3)在搪瓷和陶瓷器具表面的釉質(zhì)中含有極微量的Pb、Cd和Sb等有毒的金屬鹽類,為防止中毒，不能長期盛放下列物質(zhì)中的________。A．食用植物油 B