高二化学

阴冷潮湿的洞穴

破烂不堪的茅草屋

简陋粗糙的石屋

砖瓦房

高楼大厦

生活中的硅酸盐

钢筋混凝土建筑

玻璃器皿

陶瓷茶具

传统材料 石器——燧石取火 人类文明发展史 硅酸盐——水泥、玻璃、陶瓷 新型材料 信息材料 二氧化硅——光导纤维 单晶硅——集成电路 一、生活中的硅酸盐材料 传统材料 石器——燧石取火 人类文明发展史 硅酸盐——水泥、玻璃、陶瓷 新型材料 信息材料 二氧化硅——光导纤维 单晶硅——集成电路

1、从黏土到陶瓷 2、成型 1、混合 3、干燥 制陶过程 6、筛选 4、烧结 5、冷却

从黏土到陶瓷

瓷器

陶 器

中国陶瓷

唐三彩

从黏土到陶瓷 (1) 、 陶器、瓷器的主要原料是： 黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O） (2)、 手工制陶瓷过程： 混合→ 成型→ 干燥→ 烧结 → 冷却→ 陶瓷器 (3) 、陶器、瓷器两者的差异:

(3) 、陶器、瓷器两者的差异: 原材料 烧制温度 质地 陶器 瓷器 黏土 高岭土等矿物质 950OC左右 1200OC左右 疏松，有一定的吸水性 密实，不透水

2、形形色色的玻璃 石英砂（SiO2）、碳酸钠、碳酸钙 玻璃熔炉 复杂的物理化学变化，主要的化学反应 高温 Na2CO3 + SiO2 NaSiO3 +CO2 高温 CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 玻璃态物质，没有固定熔点

光学玻璃含有氧化铅，它的透光性和折光性良好，耐酸碱腐蚀。 对玻璃进行特殊处理可以制成特种玻璃。 一种方法是给玻璃添加其他物质 光学玻璃含有氧化铅，它的透光性和折光性良好，耐酸碱腐蚀。

石英玻璃的主要成分是SiO2 ，它的化学稳定性强、膨胀系数小。 石英玻璃管

的玻璃含有硼酸盐 用于制作化学仪器

在玻璃原料中加入不同的氧化物可以使玻璃呈现不同的颜色。 例如，加入Co2O3呈蓝色，加Cu2O呈红色，加MnO2呈紫色，加CaF2呈乳白色。 彩色玻璃球

有色玻璃 Fe2+ Co2O3 Cu2O

在玻璃种加入适量的溴化银和氧化铜 的微小晶粒，经过适当的热处理，可以制 成变色玻璃。 当强光照射到玻璃上, 2AgBr == 2Ag+Br2 CuO

另一种是对玻璃进行特殊加工处理。 玻璃加热到一定温 度后急剧冷却，就可以 得到钢化玻璃。耐高温、 耐腐蚀、强度大、抗震 裂。

刻花玻璃 氢氟酸（HF）对玻 璃具有腐蚀作用，可用于在玻璃上雕刻各种精美图案，也可用于在玻璃仪器上标注刻度及文字。 SiO2 + 4HF == SiF4↑ + 2H2O

镀膜玻璃 在玻璃表面镀金属膜可以制得。在玻璃上镀银、真空镀铝是制造镀膜玻璃常用的方法。 利用银镜反应可以在玻璃上镀银。 活动与探究-制作一个镀银小试管 1.在一个洁净的小试管中加入2mL2％AgNO3溶液，慢慢滴加2％氨水，边滴加边振荡试管，直到产生的沉淀恰好溶解为止。 2.再向试管中滴加2滴10％氢氧化钠溶液，随后加入3mL10％葡萄糖溶液，用温水浴加热几分钟。

Ag+ + NH3·H2O===AgOH + NH4+ AgOH + 2NH3·H2O===[Ag(NH3)2] ++OH— +2H2O 实验现象： 试管内壁形成光亮的银镜 有关反应： Ag+ + NH3·H2O===AgOH + NH4+ AgOH + 2NH3·H2O===[Ag(NH3)2] ++OH— +2H2O 2[Ag(NH3)2] + + CH2OH(CHOH)4CHO + 2OH— === CH2OH(CHOH)4COO— + NH4++2Ag↓+3 NH3↑ +H2O 水浴加热

3、硅酸盐水泥 主要原料 主要成分 生产过程 石灰石、黏土 反应原理 复杂的物理、化学变化 硅酸三钙：3CaO·SiO2 铝酸三钙：3CaO·Al2O3 石灰石黏土 粉碎调和 高温煅烧 磨碎 水泥 石膏 反应原理 复杂的物理、化学变化 性质 水硬性

1、 配制水泥砂浆 ——水泥、沙子和水的混合物 硅酸盐水泥的应用 1、 配制水泥砂浆 ——水泥、沙子和水的混合物 2、 形成混凝土——水泥、沙子、碎石和水按比例 形成的混合物（如果以钢筋作结构，可形成坚固的钢 筋混凝土）。 目前，我国已成为世界上生产和使用水泥制品最多的国家。水泥的强度和安全性是水泥质量的重要指标。我国以三个强度等级表示水泥的性能，等级越高性能越好。

检索咨询 水泥的硬化 水泥(cement)的硬化过程可以分为两个阶段。第一阶段是水泥加水后逐步发生水化反应，从具有可塑性与流动性的水泥浆，变成非流动性的水泥颗粒并丧失可塑性。第二阶段是水泥颗粒逐步吸收水，进一步发生水化反应，硬化成机械强度高的固体。

炼钢厂排出的炉渣主要含有哪些成分?为什么在炼钢厂附近常建有水泥厂?请从资源充分利用的角度谈谈这样布局的好处。 硅酸盐水泥的品种日益扩大，白水泥、快干水泥、彩色水泥等已越来越为人们所熟悉。其中，彩色水泥主要用来配制彩色水泥浆，可用于建筑的饰面刷浆以及室外墙面装饰等，具有特殊的装饰效果。 在建筑工程中，水泥和沙、碎石、水按一定比例混合，以钢筋作结构，硬化后形成结构坚固的钢筋混凝土。

生活向导 水泥不宜久存 保存不当或存放时间太长会导致水泥受潮结块，影响水泥的强度。受潮后的水泥表面结块，从而丧失凝聚力，导致强度下降。轻微结块的水泥，强度降低10％～20％。即使在良好的储存条件下，水泥也不宜储存过久．因为水泥会吸收空气中的水分和二氧化碳，发生质变。据统计，储存三个月后，水泥的强度降低10％～20％，六个月后降低15％～30％，一年后降低25％～40％。购买水泥时要了解水泥的生产日期。

本节小结： 本节课主要学习了生活中常见的几种硅酸盐材料的生产工艺。学完之后，同学们要知道陶瓷、普通玻璃和水泥的主要原料、主要成分及其生产过程。希望同学们下去之后自己再查找资料，联系实际，感受一下无机非金属材料在生产生活中的广泛应用。

二、光导纤维和新型陶瓷材料 光导纤维和各种新型陶瓷的开发和应用不仅为高科技发展提供了优质材料，也提高了人们的生活质量。光导纤维在信息工程中的应用，使人们可以坐在家中通过信息网络获取信息，联络亲友。新型高强度陶瓷材料的出现，克服了传统陶瓷的脆性。 由光导纤维组成的光缆可以代替通讯电缆，用于光纤通信，传送高强度的激光。光纤通信的容量比微波通信大103～104倍，而且传输速度快。用光缆代替通讯电缆可以节约大量有色金属。据统计，生产l km长的光缆只需几克超纯石英玻璃，约可节省铜1.1t 。

主要成分：SiO2 1、光导纤维

1．光导纤维的制造与应用 SiCl4(g)＋O2(g) 1300℃ SiO2＋2Cl2(g) 把氧气和四氯化硅蒸气的混合气体通过在高温炉中旋转和移动的石英管，能反应生成二氧化硅。 把得到的沉积在管内的二氧化硅熔化，形成“玻璃棒”，在1900～2000℃的高温下再将其熔化、拉制成粗细均匀的光纤细丝。 SiCl4(g)＋O2(g) 1300℃ SiO2＋2Cl2(g) 用于铺设光纤通讯线路的光导纤维是由若干条柔韧、没有脆性、有高折射率的光纤细丝(直径在10μm以下)用聚丙烯或尼龙套包裹制成的。

光纤通信较之普通电缆通信有许多突出的优点。首先，光纤通信有巨大的信息容量，一根头发丝那么细的光导纤维可以通几万路电话或2 000路电视。如果用许多根光导纤维组合成光缆，它的通信容量更大得惊人。其次，光纤通信不受外界电磁场的干扰，工作稳定可靠，保密程度高。第三，光纤通信损耗低，目前无中继传送距离一般为30～70 km(而同轴电缆每隔1．5 km就需设立一个中继站，来补偿电信号在传输中的损耗)，很适合远距离信息传输。目前，人们已建成大西洋海底光缆(全长约7 000 km)。计划中的南太平洋光缆(全长约16 000 km)也正在紧锣密鼓的准备之中。进一步降低光纤损耗，减少中继站数目，甚至不用中继站，是人们的下一步目标。

医生的好助手 目前，在医学领域上，普遍使用一种连接着许多光纤的胃镜。这些光纤并成一束，束中各条光纤的相对位置保持不变。把胃镜插入病人胃里，胃镜接收到的光线沿着这些光纤传到体外。每条光纤中的光仅反映胃中一小点的情况，整束光纤中的光就拼合成胃里某一部分的图像。光纤胃镜的光源是在体外由光纤传进去的，它不产生热辐射，能减轻病人的痛苦。在光导纤维的一头装上精致小巧的微型镜头，将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。还可以在胃镜光纤中留出空的通道，以插入切取生理切片的镊子。 因为光纤又细又软，故可将医生用来观察人体内部病变情况的内窥镜做得小巧玲珑。胃镜是内窥镜中比较粗的一种，但也只有15 mm左右，其他如食道镜、膀胱镜还要细小得多。可见：光导纤维的应用，使医用内窥镜从构造到功能都发生了重要的变化。 近年来，一种激光光纤药头内窥镜碎石系统已研制成功。这种系统利用胃镜把带有药头的光纤导管送入胃中，然后沿光纤通入激光。激光可以像引爆雷管一样，使药头炸裂并产生冲击波，击碎胃石，再用胃镜把碎石取出。利用该系统已成功地击碎大小为8 cm×10 cm×6 cm的胃石并取出碎石。这种系统还可以用来治疗膀胱结石、输尿管结石和胆结石等疾病。 光导纤维在医学上的另一个重要应用是通过微细的光纤将高强度的激光输入人体的病变部位，用激光来切除病变部位。这种手术不用切开皮肤和切割肌肉组织，减少了病人的痛苦，而且切割部位准确，手术效果好。

陶瓷应用的新天地 当宇宙飞行器完成航天任务返回地球时，它面临着与陨星一样的处境。研究结果表明：当宇宙飞行器的飞行速度等于声速的3倍时，其前端的温度可达330℃；当飞行速度等于6倍声速时，可达1 480℃。宇宙飞行器邀游太空归来，到达离地面60～70 km的高度时，其速度仍保持在声速的20多倍，温度在10 000℃以上，这样的高温足以把宇宙飞行器化作一团熊熊的烈火。高速带来了高温，这似乎是一道不可逾越的障碍。人们把这种障碍称为“热障”。 怎样使宇宙飞行器克服“热障”，安全地返回地面呢?科学家在分析了“宇宙不速之客”——陨石后发现，陨石表面虽已熔融，但里面的化学成分没有变化。这说明陨石在下落过程中，尽管表面因摩擦生热产生几千度高温而熔融，但由于穿过大气层的时间很短，热量还来不及传到陨石内部。这给科学家以启发：让宇宙飞行器的头部戴一顶用烧蚀材料做成的头盔”，把重返大气层时摩擦产生的热量消耗在烧蚀材料的熔融、气化等一系列物理和化学变化中，“丢卒保车”，达到保护宇宙飞行器的目的。

2、新型陶瓷 生物陶瓷制品 结构陶瓷制品

透明陶瓷和纳米陶瓷 一般陶瓷因为内部有杂质和气孔而不透明。用高纯度的原料可获得透明陶瓷。这些透明陶瓷不仅光学性能优异，而且耐高温，熔点一般都在 2 000℃以上。透明陶瓷的透明度、强度、硬度都高于普通玻璃。用透明陶瓷制造高压钠灯，发光效率比高压汞灯高一倍，使用寿命可达2万小时。 纳米氧化锆陶瓷颗粒 人们把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级，便得到了纳米陶瓷。纳米陶瓷成功地解决了陶瓷易碎的问题。纳米陶瓷还具有延展性，如室温下合成的Ti02 陶瓷可以弯曲，塑性、韧性好。

光导纤维和新型陶瓷材料

传统无机非金属材料与新型非金属材料的比较： 性质稳定、抗腐蚀耐高温、 质脆、经不起热冲击 传统无机非金属材料: 耐高温强度高、具有电学性质、 具有光学性质、具有生物功能 新型无机非金属材料：

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