高中化学选修一玻璃陶瓷水泥省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第1页 【学习目标】【学习目标】1.知道水泥、玻璃和陶瓷主要成份、生产原料及用途。2.认识到玻璃陶瓷在当代社会、当代科技中主要作用。【重点和难点重点和难点】1.玻璃陶瓷和水泥主要化学成份和生产原料。硅酸盐工业硅酸盐工业:以含硅物质为主要原料经加热制成硅酸盐材以含硅物质为主要原料经加热制成硅酸盐材料制造工业。如制造水泥、玻璃、陶瓷等。料制造工业。如制造水泥、玻璃、陶瓷等。第2页第3页第4页第5页第6页第7页一、玻璃一、玻璃讨论:同学们在日常生活中接触过哪些玻璃制品?试验室玻璃仪器试验室玻璃仪器石英玻璃管石英玻璃管玻璃杯玻璃杯玻璃艺术品玻璃艺术品玻璃金字塔第8页 很久以前很久以前,有一艘腓尼基人大商船来到地中海沿岸贝鲁斯河有一艘腓尼基人大商船来到地中海沿岸贝鲁斯河河口，船上装了许多天然苏打晶体。河口，船上装了许多天然苏打晶体。中午到了，他们决定在沙中午到了，他们决定在沙洲上埋锅造饭。可是沙洲上处处是软软细沙，竟找不到能够支锅洲上埋锅造饭。可是沙洲上处处是软软细沙，竟找不到能够支锅石块。有些人突然想起船上装天然结晶苏打，于是大家搬来几十石块。有些人突然想起船上装天然结晶苏打，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，大家认为发觉了备回船时，只见锅下沙子上有种东西晶莹发光，大家认为发觉了宝贝。其实，这是在烧火做饭时，支着锅苏打块在高温下和地上宝贝。其实，这是在烧火做饭时，支着锅苏打块在高温下和地上石英砂发生了化学反应，形成了玻璃。石英砂发生了化学反应，形成了玻璃。聪明腓尼基人很快就学聪明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玻璃珠。这些好看珠会了制作方法，他们把玻璃液制成大大小小玻璃珠。这些好看珠子很快就受到外国人欢迎，一些有钱人甚至用黄金和珠宝来兑换，子很快就受到外国人欢迎，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。腓尼基人由此发了大财。苏打块和石英砂在高温下发生了化学反应，苏打块和石英砂在高温下发生了化学反应，形成了玻璃。形成了玻璃。第9页一、玻璃一、玻璃纯碱纯碱(Na2CO3)、石灰石、石灰石(CaCO3)和石英和石英(SiO2)2、反应原理：反应原理：复杂复杂物理、化学物理、化学改变，主要反应：改变，主要反应：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温高温 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高温高温3、主要成份：主要成份：1、原料原料：硅酸钠硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅、二氧化硅(SiO2)第10页玻璃为何能够被人工吹制成玻璃为何能够被人工吹制成形状不一样制品？形状不一样制品？玻璃没有一定玻璃没有一定熔点熔点，而是在，而是在某个范围内某个范围内逐步软化逐步软化，在软，在软化状态时，能够被吹成任何化状态时，能够被吹成任何形状制品形状制品玻玻璃璃态态物物质质定义定义特征实例实例 没有一定熔点而在某一温度范围内逐步软化物质。（介于晶体与非晶体之间。）没有固定熔点。玻璃玻璃第11页特殊玻璃特殊玻璃：在生产过程中加入不一样物质，调整玻璃化学组在生产过程中加入不一样物质，调整玻璃化学组成，能够制得含有不一样性能和用途玻璃。成，能够制得含有不一样性能和用途玻璃。硼硅酸盐玻璃：硼硅酸盐玻璃：性能：性能：膨胀系数小、化学稳定性膨胀系数小、化学稳定性好，更耐高温和耐化学腐蚀好，更耐高温和耐化学腐蚀 用途用途:高级化学仪器高级化学仪器过量过量SiO2或加入或加入B2O3光学玻璃：光学玻璃：性能：性能：透光性能好、折光率高透光性能好、折光率高用途：用途：眼镜片、摄影机、望眼镜片、摄影机、望远镜和显微镜中透镜等光学远镜和显微镜中透镜等光学仪器仪器 加入加入PbOPbO第12页蓝色蓝色(Co(Co2 2O O3 3)红色红色(Cu(Cu2 2O)O)淡绿色淡绿色(FeO)(FeO)彩色玻璃：彩色玻璃：金属氧化物均匀地分散到金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃展玻璃态物质里，使玻璃展现特征颜色。现特征颜色。方法：方法：普通玻璃在钢化炉里加热普通玻璃在钢化炉里加热软化，取出后再急速冷却。软化，取出后再急速冷却。钢化玻璃钢化玻璃（工艺处理）（工艺处理用途用途:工艺玻璃制品工艺玻璃制品用途用途:汽车或火车车窗汽车或火车车窗性能性能:机械强度大、抗震烈、机械强度大、抗震烈、不易破碎；碎块无棱角不易破碎；碎块无棱角第13页 夹层玻璃：夹层玻璃：是由坚韧聚乙烯醇缩丁醛是由坚韧聚乙烯醇缩丁醛（PVBPVB）胶片将两块玻璃板在一定温度和压胶片将两块玻璃板在一定温度和压 力下粘结成一个整体。力下粘结成一个整体。它可由退火玻璃、钢化玻璃或热增强它可由退火玻璃、钢化玻璃或热增强 玻璃来制成。玻璃来制成。当夹层玻璃破碎时，当夹层玻璃破碎时，玻璃碎片粘在塑料中间层上。玻璃碎片粘在塑料中间层上。所以，夹层玻璃能够降低玻璃碎片对所以，夹层玻璃能够降低玻璃碎片对 人身和财产伤害。人身和财产伤害。第14页*中空玻璃中空玻璃特点特点:含有良好保温、隔热、隔声等性能。如在玻璃之间充以含有良好保温、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，则可取得更加好声控、光控、各种漫射光材料或电介质等，则可取得更加好声控、光控、隔热等效果。隔热等效果。*中空玻璃中空玻璃用途用途:主要用于需要采暖、空调、预防噪音或结露以及需要无主要用于需要采暖、空调、预防噪音或结露以及需要无直射阳光和特殊光建筑物上。直射阳光和特殊光建筑物上。广泛应用于住宅、饭店、宾馆、办公楼、学校、医院、商广泛应用于住宅、饭店、宾馆、办公楼、学校、医院、商店等需要室内空调场所。也可用于火车、汽车、轮船、冷店等需要室内空调场所。也可用于火车、汽车、轮船、冷冻柜门窗等处。冻柜门窗等处。钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃 都属于安全玻璃都属于安全玻璃第15页 光光CuO2AgBr 2Ag+Br2 含有含有AgBr（或（或AgCl）和微量）和微量CuO玻璃是一个变色玻玻璃是一个变色玻璃。当璃。当受到太阳光或紫外线照射时，其中受到太阳光或紫外线照射时，其中AgBr发生分解，发生分解，产生银原子产生银原子。当银原子聚集到一定数量时，射在玻璃上。当银原子聚集到一定数量时，射在玻璃上光光大部分被吸收大部分被吸收，原来无色透明玻璃这时就会变成，原来无色透明玻璃这时就会变成灰黑色灰黑色。当把变色后玻璃放到当把变色后玻璃放到暗处暗处时，在时，在CuO催化作用下，银原子催化作用下，银原子和溴原子又会和溴原子又会结合生成结合生成AgBr。于是，玻璃又变成无色透明。于是，玻璃又变成无色透明。这就是变色玻璃变色基本原理。这就是变色玻璃变色基本原理。用变色玻璃制作窗玻璃，可使烈日下透过光线变得柔用变色玻璃制作窗玻璃，可使烈日下透过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。和且有阴凉感。变色玻璃也可用于制作太阳镜片等。第16页 从高纯度石英玻璃（从高纯度石英玻璃（SiO2）熔融体中，拉出直径约）熔融体中，拉出直径约100微米细丝微米细丝，就得到，就得到石英玻璃纤维石英玻璃纤维。其传导光能力非常强，。其传导光能力非常强，所以又称所以又称光导纤维光导纤维，简称，简称光纤光纤。玻璃新发展玻璃新发展光导纤维（光纤）光导纤维（光纤）图图3-32 光导纤维光导纤维优点：优点：优点：优点：信息容量大。可同时容纳信息容量大。可同时容纳信息容量大。可同时容纳信息容量大。可同时容纳1010亿亿亿亿人通话或传送多套电视节目人通话或传送多套电视节目人通话或传送多套电视节目人通话或传送多套电视节目质量小而且细：每千米质量小而且细：每千米质量小而且细：每千米质量小而且细：每千米27g27g不不不不怕腐蚀，铺设方便怕腐蚀，铺设方便怕腐蚀，铺设方便怕腐蚀，铺设方便抗干扰性能好，通讯质量抗干扰性能好，通讯质量抗干扰性能好，通讯质量抗干扰性能好，通讯质量高，能防窃听；高，能防窃听；高，能防窃听；高，能防窃听；成本低：每千米成本低：每千米成本低：每千米成本低：每千米1 1万元左右万元左右万元左右万元左右医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明第17页光光光光 纤纤纤纤 光光光光 缆缆缆缆 普普普普 通通通通 电电电电 缆缆缆缆 信息量大,每根光纤理论上可同时经过10亿路电话 8 8 8 8管同轴电缆每管同轴电缆每管同轴电缆每管同轴电缆每条通话条通话条通话条通话1800180018001800路路路路 原料起源广(石英玻璃),节约有色金属 资源较少资源较少资源较少资源较少 质量小质量小质量小质量小,每公里每公里每公里每公里27 g,27 g,27 g,27 g,不怕腐蚀不怕腐蚀不怕腐蚀不怕腐蚀,铺设方便铺设方便铺设方便铺设方便 每公里每公里每公里每公里1.6 t 1.6 t 1.6 t 1.6 t 成本低成本低成本低成本低,每公里每公里每公里每公里1 1 1 1万元左右万元左右万元左右万元左右 每公里每公里每公里每公里20202020万元万元万元万元 性能好性能好性能好性能好,抗电磁干扰保密性强抗电磁干扰保密性强抗电磁干扰保密性强抗电磁干扰保密性强能防窃听能防窃听能防窃听能防窃听,不发生电辐射不发生电辐射不发生电辐射不发生电辐射 光学纤维胃镜光学纤维胃镜光学纤维胃镜光学纤维胃镜当代通信用光缆当代通信用光缆当代通信用光缆当代通信用光缆用光导纤维做手术，不用开刀用光导纤维做手术，不用开刀用光导纤维做手术，不用开刀用光导纤维做手术，不用开刀第18页10/10/第19页二、陶瓷二、陶瓷 陶器是人类陶器是人类第一次学会用黏土第一次学会用黏土等天然物为原料，经过物等天然物为原料，经过物理方法和化学反应制造出来一个有用人造材料。理方法和化学反应制造出来一个有用人造材料。同学们在日常生活中接触过哪些陶瓷制品同学们在日常生活中接触过哪些陶瓷制品?图图325 秦兵马俑是陶制品秦兵马俑是陶制品图图3-26 景德镇瓷器闻名世界景德镇瓷器闻名世界我国我国陶都江苏宜兴陶都江苏宜兴陶器和陶器和瓷都江西景瓷都江西景德镇德镇瓷器，在世界瓷器，在世界上都享受声誉。瓷上都享受声誉。瓷器（器（英文名英文名china）成为中华民族文化成为中华民族文化象征之一。象征之一。第20页10/10/中国陶瓷珍品之唐三彩中国陶瓷珍品之唐三彩第21页10/10/中中国国陶陶瓷瓷珍珍品品之之明明青青花花第22页中中国国陶陶瓷瓷珍珍品品之之清清青青花花第23页10/10/第24页 器别器别比较项比较项陶器陶器瓷器瓷器温度温度最低甚至抵达800以下，最高可达1100左右 大都在1200以上，甚至有抵达1400左右 质地质地陶器烧成温度低，坯体并未陶器烧成温度低，坯体并未完全烧结，胎体硬度较差完全烧结，胎体硬度较差 瓷器烧成温度高，胎体基本烧结 原料原料黏土黏土 高岭土高岭土 透明度透明度不具备半透明特征 半透明半透明 釉料釉料陶器有不挂釉和挂釉两种，挂釉陶器釉料在较低温度下烧成在高温下与胎体一在高温下与胎体一次烧成；次烧成；在高温素在高温素烧胎上再挂低温釉，烧胎上再挂低温釉，第二次低温烧成第二次低温烧成 陶器、瓷器区分陶器、瓷器区分第25页二、陶瓷二、陶瓷主要原料主要原料生产过程生产过程反应条件反应条件种类种类性能性能黏土、黏土、高岭土高岭土 混合、成型混合、成型干燥、烧结干燥、烧结冷却冷却高温高温土器、陶器土器、陶器炻器、瓷器炻器、瓷器抗氧化、抗酸碱抗氧化、抗酸碱耐腐蚀、耐高温耐腐蚀、耐高温绝缘、易成型绝缘、易成型图3-27 陶器制造过程示意图复杂物理、化学改变复杂物理、化学改变 黏土（黏土（AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O）高岭石Al4(Si4O10)OH8，除Al2O3外，还含SiO2。第26页唐唐三三彩彩 在普通釉料中加入一些重金属离子，可制成彩釉。将彩釉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瓷器。涂在坯体上进行烧制即制成绚丽多彩瓷器。景景泰泰蓝蓝 对于普通烧制陶瓷制品，有什么共同缺点呢？怎样填补对于普通烧制陶瓷制品，有什么共同缺点呢？怎样填补？表面比较粗糙，而且有不一样程度渗透性。烧制前在坯表面比较粗糙，而且有不一样程度渗透性。烧制前在坯体表面涂上一层釉，使成品光滑，不渗水。体表面涂上一层釉，使成品光滑，不渗水。第27页在普通釉料中加入一些重金属离子即可制得彩釉。在普通釉料中加入一些重金属离子即可制得彩釉。加入加入重金属离子不一样，空气用量不一样，彩釉颜色不一样。重金属离子不一样，空气用量不一样，彩釉颜色不一样。加入釉料金属元素烧制时空气用量与彩釉颜色空气过量空气过量空气不足空气不足FeFe黄、红、褐、黑黄、红、褐、黑蓝、绿蓝、绿CuCu蓝绿蓝绿红红MnMn紫、褐紫、褐紫、黑褐紫、黑褐CrCr黄、绿、褐黄、绿、褐蓝绿蓝绿CoCo蓝、淡蓝蓝、淡蓝蓝蓝第28页 陶瓷含有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成陶瓷含有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。一些耐高温、耐高压新型陶瓷被用来代替型等许多优点。一些耐高温、耐高压新型陶瓷被用来代替钢材使用。钢材使用。生活餐具、电器绝缘瓷、试验室坩埚和蒸发皿。生活餐具、电器绝缘瓷、试验室坩埚和蒸发皿。陶瓷应用陶瓷应用第29页耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等密度小等制造发动机和航天飞机防护片制造发动机和航天飞机防护片陶瓷新发展陶瓷新发展高温结构陶瓷高温结构陶瓷性能性能用途用途陶瓷发动机陶瓷发动机氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷氮化硅基陶瓷含有密度小、高强、高硬、高韧性、耐磨氮化硅基陶瓷含有密度小、高强、高硬、高韧性、耐磨氮化硅基陶瓷含有密度小、高强、高硬、高韧性、耐磨氮化硅基陶瓷含有密度小、高强、高硬、高韧性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、隔热、电绝缘等损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、隔热、电绝缘等损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、隔热、电绝缘等损、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。一系列优良性能。一系列优良性能。一系列优良性能。制造发动机部位受热面，提升柴油机质量，节约燃料制造发动机部位受热面提升柴油机质量，节约燃料制造发动机部位受热面，提升柴油机质量，节约燃料制造发动机部位受热面，提升柴油机质量，节约燃料（不用水冷却，降低热散失）。（不用水冷却，降低热散失）。（不用水冷却，降低热散失）。（不用水冷却，降低热散失）。SiSi3 3N N4 4基陶瓷球轴承基陶瓷球轴承基陶瓷球轴承基陶瓷球轴承沙漠车沙漠车沙漠车沙漠车氮化硅陶瓷部件氮化硅陶瓷部件氮化硅陶瓷部件氮化硅陶瓷部件第30页氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷性性能能用用途途熔点高熔点高坩埚、高温炉管坩埚、高温炉管硬度大硬度大刚玉球磨机刚玉球磨机透明、耐高温透明、耐高温高压钠灯灯管高压钠灯灯管备注：钠蒸气放电发光问题早在备注：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以处理，因年就得以处理，因为没有一个能抵抗高温钠蒸气（为没有一个能抵抗高温钠蒸气（1400）强烈腐蚀特殊）强烈腐蚀特殊材料，所以，直到材料，所以，直到1965年才制取第一支高压钠灯。年才制取第一支高压钠灯。高纯氧化铝透明陶瓷管高纯氧化铝透明陶瓷管氧化铝陶瓷制品氧化铝陶瓷制品陶瓷新发展陶瓷新发展高温结构陶瓷高温结构陶瓷第31页人造宝石人造宝石 红宝石和蓝宝石主要成份都是Al2O3（刚玉）。红宝石展现红色是因为其中混有少许含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色则是因为其中混有少许含钛化合物。19，科学家曾用氧化铝熔融后加入少许氧化铬方法，制出了质量为2g-4g红宝石。现在，已经能制造出大到10g红宝石和蓝宝石。红宝石和蓝宝石及人造宝石红宝石和蓝宝石及人造宝石第32页第33页压电陶瓷压电陶瓷利用陶瓷，还可实现利用陶瓷，还可实现各种功效交换。如安各种功效交换。如安放在打火机中压电陶放在打火机中压电陶瓷，一经敲打即刻产瓷，一经敲打即刻产生一个电火花，将机生一个电火花，将机械能转变成电能。械能转变成电能。超导陶瓷：超导陶瓷：所谓超导现象就是金属电阻所谓超导现象就是金属电阻随温度升高而增大，当金属随温度升高而增大，当金属温度降低时，它电阻减小温度降低时，它电阻减小,当温度降到当温度降到-269-269（液氮温（液氮温度，为度，为4K4K）左右时，水银电）左右时，水银电阻变为零，这种现象叫超导阻变为零，这种现象叫超导现象现象我国研制超导陶瓷临界温度我国研制超导陶瓷临界温度为为77K77K，处于世界领先水平。，处于世界领先水平。第34页高楼大厦高楼大厦 砖房砖房第35页三、水泥三、水泥主要原料主要原料主要设备主要设备 反应条件反应条件 主要成份 主要性能主要性能粘土粘土石灰石石灰石石膏石膏（辅料）（辅料）水泥回转水泥回转窑窑高温高温硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO3CaOSiO2 2硅酸二钙硅酸二钙2CaOSiO2CaOSiO2 2铝酸三钙铝酸三钙3CaOAl3CaOAl2 2O O3 3水硬性（水泥与水掺和、搅拌并经静置后很轻易凝固变硬，这就叫做水泥水硬性）原料原料原料原料研磨研磨研磨研磨混合混合混合混合煅烧煅烧(回转窑回转窑)水泥水泥加入加入石膏石膏水泥用途：水泥用途：水泥用途：水泥用途：水泥砂浆：水泥砂浆：水泥砂浆：水泥砂浆：水泥、沙子和水混合物。是建筑黏合剂。水泥、沙子和水混合物。是建筑黏合剂。水泥、沙子和水混合物。是建筑黏合剂。水泥、沙子和水混合物。是建筑黏合剂。混凝土：混凝土：混凝土：混凝土：水泥、沙子和碎石混合物。水泥、沙子和碎石混合物。水泥、沙子和碎石混合物。水泥、沙子和碎石混合物。混凝土惯用钢筋做结构，这就是常说混凝土惯用钢筋做结构，这就是常说混凝土惯用钢筋做结构，这就是常说混凝土惯用钢筋做结构，这就是常说钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构。第36页水泥性能是怎样表示？水泥性能是怎样表示？水泥回转窑原料中石膏作用是什么？原料中石膏作用是什么？用强度等级来表示水泥不一样性能。惯用硅酸盐水泥分为用强度等级来表示水泥不一样性能。惯用硅酸盐水泥分为42.5、52.5、62.5三个等级。等级越高，性能越好。三个等级。等级越高，性能越好。延缓水泥硬化延缓水泥硬化第37页中国水泥工业明天更美好中国水泥工业明天更美好 抚今追昔，我国水泥工业在过去岁月里经历了波折而抚今追昔，我国水泥工业在过去岁月里经历了波折而又辉煌发展历程。又辉煌发展历程。1892 1892年，启新水泥厂在唐山建立，拉开了我国水泥工业年，启新水泥厂在唐山建立，拉开了我国水泥工业发展序幕。但因为战乱不停和外来侵略，发展序幕。但因为战乱不停和外来侵略，到到19491949年新年新中国成立时，我国水泥生产技术仍非常落后中国成立时，我国水泥生产技术仍非常落后 20 20世纪世纪50506060年代，我国水泥工业发展取得长足进步。年代，我国水泥工业发展取得长足进步。2020世纪世纪70708080年代，尤其是改革开放以来，国民经济年代，尤其是改革开放以来，国民经济稳步高速发展带动了我国水泥工业技术快速进步和水泥稳步高速发展带动了我国水泥工业技术快速进步和水泥产量迅猛增加。产量迅猛增加。19851985年产量达年产量达1.461.46亿吨，居世界第一亿吨，居世界第一 。当前，我国水泥工业正沿着国际水泥工业发展趋势是以节当前，我国水泥工业正沿着国际水泥工业发展趋势是以节能、降耗、环境保护、提升水泥质量和提升劳动生产率为中心，能、降耗、环境保护、提升水泥质量和提升劳动生产率为中心，走可连续发展道路走可连续发展道路。第38页19491998年我国水泥年产量示意图年我国水泥年产量示意图第39页