第三節玻璃、陶瓷和水泥探索生活材料2009年度諾貝爾物理學獎獲得者中，有稱為“光纖之父”的華裔科學家高錕，憑借其在光纖領域的卓著研究而獲得此殊榮。利用光導纖維進行的通信叫光纖通信。一對金屬電話線至多只能同時傳送一千多路電話，而根據理論計算，一對細如蛛絲的光導纖維可以同時通一百億路電話！鋪設1000公里的同軸電纜大約需要500噸銅，改用光纖通信只需幾公斤石英就可以了。沙石中就含有石英，幾乎是取之不盡的。另外，利用光導纖維制成的內窺鏡，可以幫助醫生檢查胃、食道、十二指腸等的疾病。光導纖維胃鏡是由上千根玻璃纖維組成的軟管，它有輸送光線、傳導圖像的本領，又有柔軟、靈活，可以任意彎曲等優點，可以通過食道插入胃里。把胃里的圖像傳出來，醫生就可以窺見胃里的情形，然后根據情況進行診斷和治療。光導纖維的主要成分是什么？它還有哪些用途？1．知道玻璃、陶瓷和水泥的主要化學成分、生產原料及用途。2．了解光導纖維和高溫結構陶瓷等新型材料的性能與用途。常見硅酸鹽產品的比較比較內容玻璃(普通玻璃)陶瓷水泥原料____、______、____________、____、石膏設備_____________________條件____________主要反應Na2CO3＋SiO2______________CaCO3＋SiO2___________復雜的_______變化復雜的_______變化比較內容玻璃(普通玻璃)陶瓷水泥產品主要成份________________或Na2O·CaO·6SiO2___________________________產品特性無固定____抗____、抗酸堿腐蝕、耐____、絕緣、易成型等具有____性吸水能力強答案：純堿石灰石石英黏土黏土石灰石玻璃熔爐燒結窯水泥回轉窯高溫高溫煅燒

Na2SiO3＋CO2↑

CaSiO3＋CO2↑物理、化學物理、化學Na2SiO3CaSiO3SiO23CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O3熔點氧化高溫水硬綜合拓展一、幾種玻璃的特性和用途

種類特性用途普通玻璃在某個溫度范圍內逐漸軟化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等硼酸鹽玻璃化學穩定性好，熱膨脹系數低，耐高溫和抗化學腐蝕高級的化學儀器光學玻璃透光性能好，折光率高眼鏡片、照相機、望遠鏡和顯微鏡的透鏡鋼化玻璃強度大、抗震裂，不易破碎汽車、火車的車窗等二、水水泥1．石石膏的的作用用：調調節水水泥硬硬化時時間。。2．用用途(1)制成成水泥泥砂漿漿：水水泥、、沙子子和水水的混混合物物。(2)制混混凝土土：水水泥、、沙子子和碎碎石的的混合合物。。3．水水泥易易被酸酸腐蝕蝕。由由于水水泥的的主要要成4．水泥的質量指標：我國的三個強度等級(42.5、52.5和62.5)表示常用硅酸鹽水泥的性能，等級越高，性能越好。嘗試試應應用用1．．A．石英坩堝B．普通玻璃坩堝C．生鐵坩堝D．陶瓷坩堝解析析：：石英英也也就就是是二二氧氧化化硅硅，，二二氧氧化化硅硅可可以以與與氫氫氧氧化化鈉鈉反反應應；；普普通通玻玻璃璃中中含含有有二二氧氧化化硅硅，，易易被被燒燒堿堿腐腐蝕蝕；；生生鐵鐵中答案：D玻璃璃和和陶陶瓷瓷的的新新發發展展1．．光光導導纖纖維維：：簡簡稱稱____。。(1)成成分分：：____(石(2)用途：制作____，還用于醫療、________、傳能傳像、________和照明等方面(3)光纜的性能：______性能好，通信質量高，能防竊聽，質量小而且細，______。答案案：：光纖纖(1)SiO2(2)光光纜纜信信息息處處理理遙遙測測遙遙控控(3)抗抗干干擾擾耐耐腐腐蝕蝕2．．高高溫溫結結構構陶陶瓷瓷(1)新新型型陶陶瓷瓷的的種種類類，，如如____陶陶瓷瓷、、________陶陶瓷瓷、、生生物物陶陶瓷瓷和和超超導導陶陶瓷瓷等等。。(2)高高溫溫結結構構陶陶瓷瓷的的類類別別：：主主要要有有______(Si3N4)陶陶瓷瓷、、________(Al2O3)陶陶瓷瓷、、碳碳化化硅硅(SiC)陶陶瓷瓷和和______(ZrO2)陶陶瓷瓷。。(3)用用途途：：高高溫溫結結構構陶陶瓷瓷可可制制造造______，，新新型型陶陶瓷瓷可可用用于于航航空空航航天天。。答案案：：(1)超超硬硬高高溫溫結結構構(2)氮氮化化硅硅氧氧化化鋁鋁二二氧氧化化鋯鋯(3)發發動動機機綜合合拓拓展展三、、高高溫溫結結構構陶陶瓷瓷2．．高高溫溫結結構構陶陶瓷瓷的的優優點點：：高溫溫結結構構陶陶瓷瓷具具有有耐高高溫溫、、不不怕怕氧氧化化、、耐耐酸酸堿堿腐腐蝕蝕、、硬硬度度大大、、耐耐磨磨損損、、密密度度小小等等優優點點。。3．高溫溫結構陶陶瓷在汽汽車制造造業上的的應用用高溫結結構陶瓷瓷制造發發動機，，發動機機的工作作溫度能能穩定在在1300℃左左右，由由于燃料料充分燃燃燒而又又不需要要水冷卻卻，使熱熱效率大大幅度提嘗試應用用2．下列列有關材材料用途途的敘述述不正確確的是()A．高溫溫結構陶陶瓷可以以制作耐耐酸設備備B．氧化化鋁陶瓷瓷不可以以用于制制作耐高高溫設備備C．氮化化硅陶瓷瓷可以制制造軸承承D．光導導纖維可可用于傳傳能、傳傳像、照照明等解析：氧化鋁的的熔點是是2答案：B一、硅酸酸鹽材料料的組成成、結構構、性質質和用途途中國目前前所收藏藏最早的的玻璃制制品是戰戰國時代代的遺物物，玻璃璃與人們們的生產產生活密密切聯系系。(1)一一般住宅宅的窗玻玻璃是普普通玻璃璃，工業業上將純純堿(Na2CO3)、石灰灰石(CaCO3)和石英英(SiO2)粉碎后后放入玻玻璃窯中中在高溫溫下反應應生成玻玻璃。普普通玻璃璃的主要要成分為為__(2)在玻璃中加入某些金屬氧化物，可以制成彩色玻璃。如加入Co2O3的玻璃呈藍色。日常生活中見到的普通玻璃一般呈淡綠色，其原因是原料中混有________的緣故。(3)某玻璃中含Na2O、CaO、SiO2的質量之比為31∶28∶180，此玻璃的組成為________(填字母)。A．Na2O·CaO·6H2SiO3B．Na2O·CaO·6SiO2C．2Na2O·2CaO··9SiO2D．6Na2O·6CaO··SiO2解析：(1)以以純堿、、石灰石石和過量量石英為為原料制制備玻璃璃的反應應原理是是：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑和CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以玻玻璃的主主要成分分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。(2)Fe2＋顯淺綠色色，可以以使普通通玻璃呈呈淡綠色色。(3)n(Na2O)∶n(CaO)∶n(SiO2)＝＝＝1∶1∶∶6。答案：(1)Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(2)二二價鐵(Fe2＋)(3)B變式應用1．我們看到到的普通玻璃璃，一般都呈呈淡綠色，這這是因為原料料中混有Fe2＋的原因。在制制玻璃的原料料中，再加入入下列物質后后，可制得各各種不同用途途的玻璃。A．氧化亞銅銅(Cu2O)B．氧化鈷(Co2O3)C．氧化鉛(PbO)D．硼砂(Na2B4O7·10H2O)(1)制造化化學儀器的玻玻璃需加入的的物質是()。(2)制造光光學儀器的玻玻璃需加入的的物質是()。(3)制造藍藍色玻璃需加加入的物質是是()。。(4)制造紅紅色玻璃需加加入的物質是是()。。DCBA二、新型無機機材料的特性性及用途氮化硅是一種種高溫陶瓷材材料，它的硬硬度大，熔點點高，化學性性質穩定，工工業上普遍采采用高純硅與與純氮在1300℃的的條件下反應應獲得。(1)根據性性質，推測氮氮化硅陶瓷的的用途是()A．制汽輪機機葉片B．制有有色玻璃C．制永久性性模具D．制造柴柴油機(2)寫出N原子的結構構示意圖__________，根根據元素周期期律的知識，，請寫出氮化化硅的化學式式__________。(3)氮化硅硅陶瓷抗腐蝕蝕能力強，除除氫氟酸外，，它不與其他他無機酸反應應。試推測該該陶瓷被氫氟氟酸腐蝕的化化學方程式____________________。。(4)現用四四氯化硅與氮氮氣、氫氣在在氖氣保護下下，加強熱發發生反應，可可得到較高純純度的氮化硅硅，反應的化化學方程式____________________。。解析：氮化硅是一種種高溫陶瓷材材料，具有硬硬度大、熔點點高、化學性性質穩定等優優良性能，可可用于制造軸軸承、汽輪機機葉片、機械械密封環、永永久性模具等等機械構件；；N元素位于于元素周期表表第二周期第第ⅤA族，Si元素則位位于元素周期期表第三周期期第ⅣA族族，非金屬性性應是N元素素比Si元素素強，其化學學式可寫為：：Si3N4。氮化硅可被被氫氟酸腐蝕蝕，由Si3N4和HF的性質質分析，可推推知，該反應應不可能是一一個氧化還原原反應，其產產物只能是SiF4和NH3。SiCl4、N2、H2加強熱時反應應產物之一是是Si3N4，可知N2作為氧化劑參參與反應，那那么還原劑只只能是H2，H2的氧化產物是是HCl。答案：(1)ACD(2)Si3N4(3)Si3N4＋12HF3SiF4↑＋4NH3↑(4)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl變式應用2．有關高溫溫結構陶瓷和和光導纖維的的說法正確的的是()A．高溫結構構陶瓷彌補了了金屬材料的的弱點，但是是硬度卻遠遠遠低于金屬材材料B．氮化硅陶陶器是一種重重要的結構材材料，具有超超硬性，它不不與任何無機機酸反應C．光導纖維維是一種能高高質量傳導光光的纖維素制制品D．光導纖維維的抗干擾性性能好，不發發生電輻射，，通訊質量高高，能防竊聽聽解析：掌握玻璃、陶陶瓷、水泥三三種重要材料料的用途。光光導纖維的主主要成分是SiO2，而纖維素屬屬于天然高分分子化合物。。答案：D水平測試1．汽車、火火車的車窗玻玻璃是()A．石英玻璃璃B．光學玻璃璃C．玻璃纖維維D．鋼鋼化玻璃解析：鋼化玻璃的特特點是抗震裂裂，不易破碎碎，一旦破碎碎，碎塊沒有有尖銳的棱角角，常用于制制造汽車或火火車的車窗。。答案：D能力提升7．實驗室儲儲存固體試劑劑可以放在廣廣口瓶中，液液體試劑放在在細