无机非金属材料

无机非金属材料（1）

主讲：黄冈中学优秀化学教师汪响林

一、传统硅酸盐材料

1、传统硅酸盐材料简介

（1）含义：在材料家族里，有一类非常重要的材料叫做无机非金属材料。最初无机非金属材料主要是指硅酸盐材料，所以硅酸

盐材料也称为传统无机非金属材料。像陶瓷、玻璃、水泥等材料及

它们的制品在我们日常生活中随处可见。由于这些材料的化学组成

多属硅酸盐类，所以一般称为硅酸盐材料。

（2）原料：传统硅酸盐材料一般是以黏土（主要成分为

）、石英（主要成分为SiO2）、钾长石（主要成分为）和钠长石（主要成分为

）等为原料生产的。

（3）结构和性质特点：这些原料中一般都含有硅氧四面体——结构单元。由于硅氧四面体结构的特殊性，决定了挂

酸盐材料大多具有稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点。

2、陶瓷

（1）原料：黏土

（2）设备：窑炉

（3）工序：混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶瓷器

（4）原理：高温下，复杂的物理化学变化。

（5）种类：土器、瓷器、炻器等。

（6）彩釉：烧制前，在陶瓷制品胚体表面涂一些含金属及其化合物的釉料，在烧结过程中因窑内空气含量的变化而发生不同的氧化还原反应，即产生表面光滑、不渗水且色彩丰富的一层彩釉。

彩釉中的金属元素

烧制时空气用量与彩釉颜色

空气过量空气不足黄、红、褐、黑蓝、绿黄绿红

紫、褐褐、黑褐黄、绿、褐蓝绿

蓝、淡蓝蓝

（7）特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。

3、玻璃

（1）原料：纯碱、石灰石、石英砂

（2）设备：玻璃熔炉

（3）工序：原料粉碎→加热熔融→澄清→成型→缓冷→玻璃

（4）原理：高温下，复杂的物理化学变化。

主要反应：

（5）种类及特性：

种类特性用途普通玻璃在较高温度下易软化窗玻璃、玻璃器皿等

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、紫外灯罩等

光学玻璃透光性好、有折光性和色散性眼镜、照相机、显微镜和望远用透镜等

玻璃纤维耐腐蚀、耐高温、不导电、隔热、防

虫蛀

玻璃钢、宇航服、光导、通信材

料

钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、高强度、抗震裂运动器材、汽车、火车用窗玻璃等

有色玻璃

蓝色（含）、红色（含）、紫色（含）、

绿色（含）、普通玻璃的淡绿色（含二价铁）

4、水泥

（1）原料：黏土、石灰石、辅助原料

（2）设备：水泥回转窑

（3）工序：原料研磨得生料→生料煅烧得熟料→再配以适量辅料（石膏、高炉矿渣、粉煤灰等）→研磨成细粉→水泥

（4）原理：复杂的物理化学变化。

（5）成分：硅酸三钙（）、硅酸二钙（）、铝酸三钙（）、铁铝酸钙（）等。

（6）特性：水硬性（石膏的作用是调节水泥硬化速度）。

5、对比小结

水泥玻璃陶瓷主要设备水泥回转窑玻璃熔炉窑炉主要原料石灰石和黏土纯碱、石灰石、石英黏土

反应原理复杂的物理化学变化略复杂的物理化学变化

反应条件高温高温高温

生产工序磨→烧→磨原料→熔体→玻璃混合→成型→干燥→凝结→冷却→陶

器

主要成分

种类不同标号普通玻璃、特种玻璃土器、瓷器、炻器等

特性水硬性无固定熔沸点，在一定温度范

围内软化可制成各种形状

抗氧化、抗酸碱腐

蚀、耐高温、绝缘

体

二、例题分析：

1、有关普通玻璃的叙述，错误的是（）

A．玻璃是混合物

B．制玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英、粘土

C．玻璃不是晶体

D．玻璃无固定的熔点

答案：B

2、在制取水泥、玻璃的生产中，共同使用的主要原料是（）

A．Na2CO3B．石灰石

C．石英D．焦炭

答案：B

3、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．实验室中的坩埚

C．实验室中的试管D．建筑上烧制的砖瓦

答案：C

4、根据水泥和玻璃的生产，总结出硅酸盐工业的一般特点是（）

①原料中一定有含硅的物质

②生成物含硅酸盐

③反应条件是高温

④发生了复杂的物理、化学变化

A．①③B．①②③

C．①②④D．①②③④

解析：

生产玻璃和水泥的条件是高温，原料为含硅物质，反应中都发生了复杂的物理、化学变化，产品为硅酸盐。

答案：D

5、已知某一硅酸盐可表示为Mg a(Si4O10)(OH)b（其中a、b为正整数），试回答：

（1）a与b应满足的关系是（写表达式）____________________；

（2）a能否等于2？__________（填“能”“不能”“无法确定”）

（3）a=3的硅酸盐的表达式（以氧化物的形式表示）

____________________。

解析：

（1）根据化合价规则，可列式为：2a＋4×4=2×10＋b简化为2a=b＋4

（2）令a=2，则b=0，故不能。

（3）当a=3时，b=2，Mg a(Si4O10)(OH)b为Mg3(Si4O10)(OH)2，改写为氧化物的形式为：3MgO·4SiO2·H2O

答案：（1）2a=b＋4；（2）不能；（3）3MgO·4SiO2·H2O

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同步测试

1、美国科学家分析哈勃望远镜拍摄的照片发现，月球上有丰富的绿柱石矿藏，绿柱石又称绿宝石，其主要成分为Be n Al2(Si6O18)，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形成表示，则n为（）

A．1 B．2

C．3 D．4

2、下面对二氧化硅的叙述中，不正确的是（）

A．二氧化硅是一种坚硬难溶的固体，化学性质不活

泼

B．二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸

C．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸反应

D．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别

3、地壳岩石中含有很多复杂的硅酸盐，像花岗石里的正长石（KAlSi3O8）在空气中长期风化，进行复杂的变化后，能生成的物质是（）