2021-2022学年人教版高中化学选修一教学案：第三章 第三节 玻璃、陶瓷和水泥 Word版含答案

第三节玻璃、陶瓷和水泥玻璃[自读教材·夯基础] 1．生产原料纯碱、石灰石、石英。

2．生产设备 玻璃窑。

3．生产原理原料熔融后发生简单的物理变化和化学变化，其主要反应为： Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑， CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑。

4．化学成分一般玻璃是Na 2SiO 3、CaSiO 3和SiO 2熔化在一起形成的，主要成分是SiO 2。

5．主要性能硬度大、质脆、耐腐蚀、没有固定熔点，属于玻璃态物质。

6．特种玻璃种类 制作方法性能和用途石英玻璃或 硼酸盐玻璃提高SiO 2的含量，或加入B 2O 3提高化学稳定性，降低热膨胀系数，使其更耐高温存抗化学腐蚀，可用于制造高级的化学反应容器。

光学玻璃 加入PbO折光率高，可用来制造眼镜片、照相机、望远镜和显微镜中的透镜等。

彩色玻璃 加入某些金属氧化物加入Co 2O 3的玻璃呈蓝色，加入Cu 2O 的玻璃呈红色，含有Fe 2＋的一般玻璃呈淡绿色。

钢化玻璃把一般玻璃加热软化，然后用冷风急吹机械强度大，抗震裂，不易裂开，一旦裂开，碎块没有尖锐的棱角，常用于制造汽车或火车的车窗等。

[跟随名师·解疑难](1)在生产玻璃的原料中，SiO 2的用量比较大，故玻璃的主要成分是SiO 2。

(2)玻璃属于混合物，没有固定的熔点，只是在某一温度范围内渐渐软化，在软化状态时，可以被吹制成各种外形的玻璃制品。

(3)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制品，例如，加入AgBr(或AgCl)和微量CuO ，制成变色玻璃，可用于制作太阳镜片等。

[剖析典例·探技法][例1] 下列关于玻璃的叙述不．正确的是( ) A ．制一般玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英 B ．一般玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 C ．玻璃是12种成分熔化在一起形成的晶体 D ．玻璃是硅酸盐，没有固定的熔点[名师解析] 玻璃不是晶体，而是一种特殊的玻璃态物质，没有固定的熔点。

玻璃是以石英、纯碱和石灰石为原料，经过一系列简单的物理变化和化学变化而形成的以硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅为主要成分的产物。

[答案] C [互动探究]氢氧化钠溶液用玻璃瓶盛放，能否使用玻璃塞？为什么？提示：不能使用玻璃塞，缘由是玻璃的主要成分SiO 2与NaOH 溶液反应生成的Na 2SiO 3，粘性很强，将玻璃瓶与玻璃塞粘在一起，不易打开。

陶瓷[自读教材·夯基础] 1．生产原料制取陶瓷的主要原料是黏土(其主要成分可表示为：Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O)。

2．传统生产过程混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶瓷器 3．主要性能陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等很多优点。

[跟随名师·解疑难](1)我国的“陶都”是江苏宜兴，“瓷都”是江西景德镇。

(2)为了使陶瓷表面光滑，不渗水和具有丰富的颜色，可在烧制前在坯体上涂上釉料。

[剖析典例·探技法][例2] 陶瓷已广泛应用于生活和生产中，下列不属于陶瓷制品的是( ) A ．电器中的绝缘瓷管 B ．试验室中的坩埚 C ．试验室中的试管D ．建筑上烧制的砖瓦[名师解析] 试验室中的试管为玻璃制品，其余的均为陶瓷制品。

[答案] C[名师点睛] 可用以下方法区分陶瓷制品和玻璃制品：(1)测密度。

陶瓷制品密度大，玻璃制品密度小。

(2)玻璃制品受热后会变软，而陶瓷不会变软。

(3)玻璃可以再加工，而陶瓷不能再加工。

水泥[自读教材·夯基础] 1．生产原料石灰石和黏土、适量石膏。

2．水泥的生产过程⎭⎪⎬⎪⎫石灰石黏土帮助原料――→肯定比例混合――→磨细生料――→水泥回转窑煅烧熟料――→加入石膏磨细一般硅酸盐水泥 3．主要成分硅酸三钙(3CaO·SiO 2)、硅酸二钙(2CaO·SiO 2)、铝酸三钙(3CaO·Al 2O 3)等。

4．性质水泥具有水硬性。

5．用途(1)水泥砂浆：水泥、沙子和水的混合物，是建筑用黏合剂。

(2)混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。

6．水泥的质量指标我国的三个强度等级(42.5、52.5和62.5)表示水泥的性能，等级越高，性能越好。

[跟随名师·解疑难](1)在水泥中加入石膏的目的是调整水泥的硬化速率。

(2)水泥的主要成分常用氧化物的形式表示，但水泥的主要成分是硅酸盐、铝酸盐，而不是氧化物。

(3)水泥吸水力量强，储存和运输过程中留意防水、防潮。

[剖析典例·探技法][例3] 下列说法中正确的是( )A ．生产水泥时，在熟料中加入适量的石膏可以调整水泥的硬化速率B ．水泥在水中能硬化，但在空气中不会硬化C ．水泥和水搅拌后生成不同的水合物，要吸取肯定的热量D ．水泥是一种化合物[名师解析] 水泥在空气中也会渐渐硬化，因空气中也有水蒸气，B 错；水泥和水搅拌后生成不同的水合物，是放热过程，C 错；水泥是混合物，D 错。

[答案] A[名师点睛] 水泥易被酸腐蚀。

由于水泥的主要成分是硅酸盐和铝酸盐，水泥中还含有少量的碳酸盐，所以水泥和水泥制品均易被酸腐蚀。

水泥制品也要防酸腐蚀。

玻璃和陶瓷的新进展[自读教材·夯基础] 1．光导纤维 简称光纤。

(1)成分：SiO 2(石英玻璃)。

(2)用途：制作光缆，还用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控和照明等方面。

(3)光缆的性能：抗干扰性能好、通信质量高，能防窃听，质量小而且细，耐腐蚀、铺设便利。

2．新型陶瓷(1)新型陶瓷的种类：如超硬陶瓷、高温结构陶瓷、生物陶瓷、超导陶瓷等。

(2)用途：高温结构陶瓷可制造发动机，新型陶瓷可用于航空航天。

[跟随名师·解疑难](1)新型陶瓷材料的化学组成已远远超出了硅酸盐的范围。

(2)高温结构陶瓷的优点是能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等。

(3)高温结构陶瓷的种类：①氧化铝陶瓷：又称人造刚玉，具有熔点很高、硬度大的优点。

可用于作坩埚、高温炉管、球磨机、高压钠灯的灯管等。

②氮化硅陶瓷：具有硬度极高、耐磨损、抗腐蚀和抗氧化力量等优点。

可用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具、发动机部件等。

③碳化硅陶瓷：具有熔点高、硬度大的优点。

广泛应用于工农业生产、原子能工业、宇航工业等。

[剖析典例·探技法][例4] 下列有关材料分类的说法，不．正确的是( ) A ．硅酸盐材料属于新型无机非金属材料 B ．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料C ．新型无机非金属材料包括半导体材料、光导纤维、氧化铝陶瓷等D ．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，也属于高温结构材料 [名师解析] 硅酸盐材料属于传统非金属材料。

A 项错误。

[答案] A[名师点睛] 材料一般分为三类：金属材料、无机非金属材料和高分子材料。

其中无机非金属材料又分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料。

而玻璃、陶瓷、水泥是传统无机非金属材料。

传统硅酸盐工业主要产品的比较硅酸盐工业 一般水泥 一般玻璃 陶瓷 主要原料石灰石、黏土、石膏纯碱、石灰石、石英 黏土生产阶段 和主要化 学方程式原料――→磨细生料――→煅烧熟料――→石膏粉磨细成品 原料――→粉碎按比例混合――→强热熔化――→添加剂成型Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑ CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑混合→成型→干燥→烧结→冷却主要成分 及种类硅酸三钙(3CaO·SiO 2)硅酸二钙(2CaO·SiO 2) 铝酸三钙 (3CaO·Al 2O 3)一般玻璃(Na 2SiO 3、 CaSiO 3和SiO 2)、石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃 种类：土器、陶器、瓷器、炻器等主要性能有水硬性：跟水掺和搅拌后凝固变硬、水中也能硬化玻璃态物质无固定熔点，在肯定温度范围内软化 抗氧化、耐酸碱腐蚀、耐高温、绝缘性强典型设备 水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑共同特点 高温条件下发生简单的物理变化、化学变化，冷却后成为简单的硅酸盐硅酸盐改写成氧化物形式的方法硅酸盐种类繁多，结构简单，但硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成简单化合物。

因此，可以改写为a M x O y ·b SiO 2·c H 2O 的方式。

(1)氧化物书写挨次：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。

(2)氧化物之间以“·”隔开，系数配置应化为整数。

(3)氧化物前面的系数只对该氧化物起作用，对其他氧化物不起作用。

(4)用氧化物表示时，元素的化合价均保持不变。

例如，硅酸钠(Na 2SiO 3)：Na 2O·SiO 2；高岭土[Al 2Si 2O 5(OH)4]：Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O 。

1．制造陶瓷的主要原料是( ) A ．氧化铝B ．黏土C ．Si 3N 4D ．BN解析：制造陶瓷的原料是黏土。

答案：B2．下列关于玻璃的叙述中，正确的是( ) A ．玻璃是人类最早使用的硅酸盐材料B ．红色玻璃中含有氧化钴C ．钢化玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英D ．无色玻璃是纯洁物解析：陶瓷是人类最早使用的硅酸盐材料，A 错；红色玻璃中含有氧化铜，含有氧化钴的玻璃呈蓝色，B 错；钢化玻璃的原料与一般玻璃相同，C 对；玻璃是混合物，D 错。

答案：C3．有关材料的用途不．正确的是( ) A ．高温结构陶瓷可以制作耐酸设备 B ．氧化铝陶瓷不行以用于制作耐高温设备 C ．氮化硅陶瓷可以制造轴承D ．光导纤维可用于传能、传像、照明等 解析：氧化铝陶瓷的熔点高，可作耐高温设备。

答案：B4．目前已有多个国家的大型汽车公司试制无冷却式陶瓷发动机汽车。

这种陶瓷柴油发动机部件的受热面是由一种耐高温且不易传热的材料制造的 ，这种材料是新型无机非金属材料中的( )A ．氧化铝陶瓷B ．氮化硅陶瓷C ．光导纤维D ．玻璃钢解析：本题考查新型无机非金属材料——氮化硅陶瓷的特性。

氮化硅陶瓷属于高温烧结陶瓷，耐高温且不易传热、抗冷热冲击而不裂开。

答案：B5．依据不同玻璃的特性和用途填空。

a ．一般玻璃(钠玻璃) b ．石英玻璃 c ．光学玻璃(铅玻璃)d ．钢化玻璃可用于制造门窗、镜子的是________，用于汽车或火车窗玻璃的是________，用于制造 化学仪器的是________________________________________________________，用于制造光学仪器的是________。