无机非金属材料(1).PPT

第三节无机非金属材料（1）硅酸盐工业简述,,材料的分类和特点,一、硅酸盐材料P149是以含硅物质为原料经加热制成的1、水泥2、玻璃3、陶瓷原料主要设备反应原理成分性能水泥中石膏的作用玻璃的种类及加入金属氧化物的作用陶瓷的分类陶都瓷都彩釉P151,概念以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品的工业称为硅酸盐工业。常见如水泥、玻璃、陶瓷等工业都属硅酸盐工业。,2.硅酸盐工业的特点,1原料,（2）反应条件,3反应原理,4生成物,硅酸盐工业,含硅的物质、碳酸盐等。,高温,复杂的物理、化学变化,硅酸盐产品,3.硅酸盐产品分类,陶瓷。,水泥、,玻璃、,一、水泥,1、主要原料粘土和石灰石,2、主要设备,3、生产过程生料研磨，高温煅烧得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸盐水泥,辅助原料石膏作用是调节水泥硬化速度,4、反应原理复杂的物理、化学变化,5、主要成分硅酸三钙3CaOSiO2、硅酸二钙2CaOSiO2、铝酸三钙3CaOAl2O3等,6、主要性能水硬性,7、主要用途建筑、修路。如水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土,水泥回转窑,水泥的标号,水泥的标号水泥的标号是水泥强度大小的标志，测定水泥标号的抗压强度，系指水泥砂浆硬结28天后的强度。例如检测得到28天后的抗压强度为310kg/cm2，则水泥的标号定为300号。抗压强度为300-400kg/cm2者均算为300号。普通水泥有200、250、300、400、500、600六种标号。200号-300号的可用于一些房屋建筑。400号以上的可用于建筑较大的桥梁或厂房，以及一些重要路面和制造预制构件。,二、玻璃,1、原料纯碱、石灰石和石英,2、主要设备玻璃熔炉,3、生产过程原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却,Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2↑,CaCO3SiO2CaSiO3CO2↑,5、主要成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO2（Na2OCa2O6SiO2）,6、主要性能玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化。,4、反应原理复杂的物理、化学变化，主要反应,高温,高温,几种特种玻璃,这些玻璃的主要成分分别是什么,有机玻璃,三、陶瓷China,1、主要原料粘土,2、传统生产过程混和、成型、干燥、烧结、冷却,3、反应原理复杂的物理、化学变化,4、主要成分硅酸盐,5、主要特性抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。,现在，景德镇的陶瓷工艺已经完全电气化了，考虑到环境保护、降低制作成本和提高成功率等方面因素，不论是仿古陶瓷、艺术瓷类，还是日用陶瓷的瓷器都在电脑的控制下用汽窑烧制而成。,水泥、玻璃、陶瓷生产比较,水泥中加入石膏的目的,６、陶瓷主要种类,土器砖瓦,自然冷却，Fe2O3含量较多,淋水冷却，Fe3O4、FeO较多,,陶器,彩陶,江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑,瓷器,碗盘,茶具,收藏珍品,炻器,水缸、砂锅,瓷都景德镇,,注①彩釉,②搪瓷不属于陶瓷,红瓦,青瓦,,,,,,,,,,,,,,下列物质①水泥②玻璃③陶瓷④水晶，其中属于硅酸盐工业产品的是A只有①②B只有②④C全部D只有①②③,D,课堂练习,在玻璃、水泥工业生产中，都需要的原料是（）。Ａ．石灰石Ｂ．纯碱Ｃ．粘土Ｄ．石英,A,,下列物质属于纯净物的是①水玻璃②水泥③玻璃④漂白粉⑤胆矾⑥氯水⑦液氯A、①④B、①⑤C、①⑤⑥D、⑤⑦,D,与钢化玻璃成分相同的是A有色玻璃B普通玻璃C石英玻璃D光学玻璃,B,,将固体烧碱熔化，应选择的坩埚是A石英坩埚B瓷坩埚C铁坩埚D玻璃坩埚,C,下列各组物质中不起反应的是A．SiO2与纯碱共熔B．CO2通入Na2SiO3溶液C．SiO2与大理石共熔D．SiO2和浓H2SO4共热,,D,制取4.78t玻璃化学式表示为Na2OCaO6SiO2，同时能产生标况下CO2气体的体积是多少,解nNa2OCaO6SiO24.78106g/478g.mol-11x104mol由元素守恒得nNa2CO3nCaCO3nNa2OCaO6SiO21x104molnCO2nNa2CO3nCaCO32x104molVCO222.4L/mol2x104mol448x103L448m3,,课时讲义例1、2、3,第三节无机非金属材料（2）硅酸盐工业简述,课堂复习1、玻璃、水泥、陶瓷的原料分别是什么水泥、玻璃各有何重要性能2、主要成分光学玻璃、石英玻璃、钢化玻璃、钴玻璃3、写出玻璃窑中的两个重要反应二新型无机非金属材料,一传统无机非金属材料与新型材料的比较,P152填讲义1．传统的硅酸盐材料有什么优、缺点,优点抗腐蚀、耐高温；缺点质脆、经不起热冲击。,2．新型无机非金属材料有哪些特性,①承受高温，强度高。②具有光学特性。③具有电学特性。④具有生物功能。,2、新型无机非金属材料的特性,1.能承受高温、强度高。例如氮化硅陶瓷在1200℃左右的高温下，仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。,2.具有电学特性，一些新型无机非金属材料可以作为半导体、导体、超导体等，一些绝缘性材料常被用于集成电路的基板。,3.具有光学特性。有些新型无机非金属材料能发出各色的光，有的能透过可见光，有的能使红外线、雷达射线穿过。,处于高温下的光导纤维,4.具有生物特性。有些新型无机非金属材料强度高、无毒、不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植入人体内，用这类材料制成的人造牙齿、人造骨骼，已被应用在医疗上。,人造关节,两种新型无机非金属材料简介,P153填讲义1、高温结构陶瓷特点a.氧化铝陶瓷,高压钠灯,氧化铝陶瓷,,,陶瓷轴承,陶瓷机械零件,,,,B、光导纤维,,,光导纤维手术头灯,光纤面板,,光导纤维的视频,转到下一页,新材料发展趋势,（1）高分子材料。（2）特种陶瓷。高强高温结构陶瓷、电工电子功能陶瓷和复合陶瓷是新材料中普遍注重的发展方向。（3）功能材料。这是新材料中发展很快的一个重要方向，如半导体、激光、红外、超导、电子、磁性、发光、液晶、换能、传感材料等，品种繁多，前景广阔。,（4）能源材料。（5）高性能、高强度结构材料。（6）复合材料。纤维增强型、弥散粒子型、叠层复合型复合材料以及碳纤维、石墨纤维、硼纤维、金属纤维、晶须的研制发展，将使被称为“21世纪材料“复合材料更放光彩。（7）金属新材料。非晶态金属金属玻璃、记忆合金、防振合金、超导合金和金属氢等。,（8）极限材料。（9）原子分子设计材料。（10）稀土材料。稀土金属在激光、荧光、磁性、红外、微波、核能、特种陶瓷以及化工材料中，有奇异的性能，稀土材料已成为重要的开发领域。我国稀土资源储量居世界首位，因此稀土的开发对我国更为重要。,,P154人造宝石的成分用途,练习1、有一种陶瓷，也是一种新型无机非金属材料，它可用于制造人造骨骼，这是利用这类材料的（）。Ａ．耐高温的特性Ｂ．电学特性Ｃ．光学特性Ｄ．生物功能,D,2、我国及美国、日本等国家都已研制出了一种陶瓷柴油机。这种柴油机的发动机部件的受热面是用一种耐高温且不易传热的材料制造的，这种材料是（）A氧化铝陶瓷B氮化硅陶瓷C光导纤维D玻璃钢,B,3、光纤通信70年代后期发展起来的一种新型通信技术，目前长距离光纤通信系统已投入使用，光纤通信的光学纤维是由下列哪种物质经特殊工艺制成的A碳B石英C锗D硅,B,4、下列哪些材料是新型无机材料①氧化铝陶瓷②氮化硅陶瓷③碳化硅陶瓷④氮化铝陶瓷⑤氮化钛陶瓷⑥硅化硼陶瓷⑦二硅化铜陶瓷A①②③B①③④⑤C①⑤⑥D全部,D,5、碳化硼Ｂ4Ｃ3陶瓷硬度大、熔点高，具有化学惰性。据此判断，下列不能作为碳化硼陶瓷用途的是（）。Ａ．作耐磨材料Ｂ．作润滑材料Ｃ．制切削工业Ｄ．制耐腐蚀材料,B,6、氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃时反应获得。1根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是____Ａ制气轮机叶.Ｂ制有色金属.Ｃ制永久性模具.Ｄ制造柴油机。2写出N的原子结构示意图__，根据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学式___3氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式_______4现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为____。,Si3N4,ACD,Si3N412HF＝3SiF4＋4NH3,3SiCl42N26H2Si3N4＋12HCl,7、“911”，美国世贸大厦轰然倒下。在清理废渣中，人们发现有很多石棉。石棉是一种具有压伸强度大，柔韧性强、耐热、耐火焰、耐酸和耐碱的腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐。石棉有毒，能使人患肺癌，1有一种石棉叫做矿青石棉，其化学式为Na2Fe5Si8H2O24。写成氧化物形式的化学式为____2三硅酸镁是一种胃病患者常用的抑酸剂，试写出三硅酸镁Mg2Si3O8nH2O中和胃酸主要成分为盐酸的化学反应方程式_____。,Na2O3FeOFe2O38SiＯ2H2Ｏ,Mg2Si3O8nH2O＋4HCl＝2MgCl2＋3SiO2＋（n2）H2O,Theend,