人教版高中化学选修一教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：09无机非金属材料：玻璃、陶瓷和水泥

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，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↑+2H2O SiO2+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 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 ... ...