硅酸盐矿物与硅酸盐产品

第三单元　含硅矿物与信息材料　　

1、硅酸盐矿物与硅酸盐产品　　

一、教学目标：　　

1、了解地壳中硅元素的含量，知道硅元素在自然界中的主要存在形式　　

2、了解硅酸盐工业及其产品   3、了解硅及其化合物的应用与人类文明发展的密切关系　　

4、使学生通过学习过程的体验，形成和发展正确地发现问题、解决问题的思想方法，学会从生活中发现化学、研究化学、应用化学　　

二、教学内容 硅酸盐矿物及硅酸盐产品　　

三、教学重难点：通过本节内容的学习激发学生的学习兴趣　　

四、教学方法：探究性、讨论法　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　五、教学过程：　　

展示含硅化合物及产品：　　

引入：硅在地壳中分布广泛，也是人类接触最早的元素　　

之一。从燧石取火到当今的单晶硅、光纤等高科技材料，　　

人类对硅的认识从来就没有停止过。人们最初接触的主要　　

是传统的硅酸盐产品——陶瓷、砖瓦、水泥和玻璃。在介绍硅酸盐工业前我们先来学习下面有关的知识。　　

提问：（1）硅元素在地壳中的含量怎样？  （2）硅元素在自然界主要有哪些存在形式？　　

      （硅元素在地壳中的含量居第二位）      （硅酸盐和二氧化硅）

过渡：硅元素在自然界中广泛存在，主要是硅酸盐和二氧化硅的形式，下面我们先来了解硅酸盐的有关知识。　　

多媒体展示：自然界中的一些硅酸盐的图片及化学式；　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

讲解：硅酸盐的组成相当复杂，常改写成氧化物的形式。　　

介绍：将硅酸盐化学式改写成氧化物的形式。　　

板书：　　

一、硅酸盐化学式改写成氧化物　　

活泼金属氧化物·较不活泼金属氧化物·xSiO₂ ·yH₂O　　

练习：　　

1．将硅酸钠(Na₂SiO₃)改写为氧化物形式：（Na₂O·SiO₂）　　

2．将滑石[Mg₃(Si₄O₁₀)(OH)₂]改写   为氧化物形式：（3MgO·4SiO₂·H₂O）　　

３．将钠长石(NaAlSi₃O₈)改写为氧  化物形式：（Na₂O·Al₂O₃·6SiO₂）　　

过渡：在硅酸盐中，硅酸钠是极少数溶于水中的一种，用途广泛，下面我们先来学习它的有关知识。　　

二、硅酸钠　　

硅酸钠可溶于水，其水溶液俗称“小玻璃”，粘稠状，有弱碱性，能粘结磨口玻璃瓶塞。水玻璃可作粘合剂、防腐剂、耐火材料、耐酸水泥掺料，大水坝出现裂缝可以用水玻璃填补。　　

Na₂SiO₃ + CO₂+ H₂O = Na₂CO₃   + H₂SiO₃ ↓     Na₂SiO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂SiO₃ ↓　　

过渡：在丰富的硅酸盐中，除硅酸钠外，其它的在工农业生产中的作用如何？下面我们来了解传统的硅酸盐产品的有关知识。　　

三、传统的硅酸盐产品　　

1、　　

水泥　　

主要原料：石灰石、黏土（黏土主要成分的铝的硅酸盐矿物）　　

水泥是一种非常重要的建筑材料，水泥最重要的性质就是水硬性，即跟水混合搅拌并静置后，很容易凝固变硬。　　

水泥的标号：325、425、525、625。水泥的标号越大表示所抗压强越大，其性能越好。　　

2、玻璃　　

主要原料：石英、纯碱、石灰石　　

反应方程式：　　

SiO₂ + Na₂CO₃ 　　　　 Na₂SiO₃ + CO₂↑      SiO₂ + CaCO₃ 　　　　 CaSiO₃ + CO₂↑　　

3、陶瓷　　

主要原料：粘土（其主要成分为Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O）　　

课后练习　　

1、制水泥和玻璃时都需要用的原料是（  C  ）　　

A、粘土   B、石英    C、石灰石    D、纯碱　　

2、下列说法不正确的是（  C  ）　　

A、SiO₂是酸性氧化物，它不溶于水      B、SiO₂是制造玻璃的主要原料之一　　

C、因高温时SiO₂与Na₂CO₃反应放出CO₂，所以H₂SiO₃酸性比H₂CO₃强　　

D、CO₂通入水玻璃中可得硅酸　　

3、石灰石在自然界在存在丰富，它是许多工来的主要原料之一。下列物质中，制取时不需要石灰石的是（ B  ）　　

A、玻璃    B、陶瓷     C、水泥     D、漂白粉　　

　 　

　 　

　 　

　 　

2、二氧化硅与信息材料　　

知识与技能：　　

1、了解硅在自然界的存在形式，了解硅及二氧化硅的重要性质。　　

2、了解工业上高纯硅的制备方法。　　

3、了解硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域的应用和与人类文明发展的关系，激发学生研究、开发新材料的意识。　　

过程与方法目标：　　

通过碳与硅，二氧化碳与二氧化硅的对比学习，培养学生的推理、归纳、迁移能力。　　

情感与态度目标：　　

通过硅和二氧化硅的用途的学习，让学生体会到化学与社会的紧密联系，增强学生学习化学的情感需要。　　

三、教学重点：硅和二氧化硅的化学性质　　

四、教学难点：硅和二氧化硅的化学性质　　

五、教学用具：多媒体辅助教学　　

玛瑙饰品、石英钟、石英沙，盐酸、硅酸钠溶液、试管、胶头滴管。　　

六、教学方法：自主学习教学和探究式教学相结合　　

七、教学过程　　

创设情境：展示日常生活中的玛瑙饰品、石英钟、石英沙等。　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　

玛瑙：　　

　　　　　　　　　

石英砂

　　　　　　　　　　　　 　

　 　

石英钟：子                                       石英沙：　　

　 　

　 　

　 　

　 　

设问：　　

1、从化学的角度看，你知道它的主要成分是什么吗？（二氧化硅）　　

2、沙子、石英、水晶、硅藻土等都是天然存在的二氧化硅，关于SiO₂，你还知道的哪些内容呢？（硬度大、不溶于水、制造光导纤维、能与氢氧化钠溶液反应等。）　　

过渡：关于SiO₂的性质及用途，我们还有一些不很明确或不知道的，下面我们就来进一步学习二氧化硅。　　

板书； 　　

一、二氧化硅　　

1、二氧化硅的物理性质：熔沸点很高，硬度很大，不溶于水。　　

２、二氧化硅的化学性质：能与氢氟酸、碱性氧化物、强碱溶液反应。　　

SiO₂ + 4HF = SiF₄↑+ H₂O    （氢氟酸保存在塑料瓶中）　　

SiO₂ + 　CaO 　　　　 CaSiO　₃　　

SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂O　　

讨论： 已知玻璃中含有二氧化硅，为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？　　

３、二氧化硅用途：制光导纤维，光学镜片、石英坩埚等。　　

讲述：光导纤维传导光的能力非常强，比头发丝还细的一对光导纤维可同时传递3万门电话，而且抗干扰性能好，通信质量高，能防窃听。许多根经技术处理的光导纤维绕在一起，就是我们常说的光缆，一条光缆通路可同时容纳十亿人通话，也可同时传送多套电视节目。　　

过度：　　

刚才学习的SiO₂在信息领域有重要的应用，其实用SiO₂制取得到的单质Si在信息领域也有重要的应用。　　

    阅读课文P₈₂最后一段思考以下问题。　　

１、硅元素在自然界中的存在形式、工业上高纯度的硅是如何制取的？　　

２、单质硅的主要物理性质？　　

３、归纳出硅的化学性质。 　　

4、单质硅的主要用途。　　

板书：　　

二、硅　　

提问：硅单质用途广泛，但自然界中却没有硅单质。工业上是如何制取硅单质的呢？　　

板书：　　

1、硅的制取　　

SiO₂＋　2C　　 　　　Si＋2CO↑    Si＋2Cl₂ 　　　　SiCl₄　　

SiCl₄ ＋2H₂ 　　　　 Si ＋4HCl　　

2、硅的物理性质：熔沸点很高，硬度很大。　　

过渡：下面我们来讨论以下硅的化学性质。　　

讲述：单质硅在常温比较稳定，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等物质都很难发生反应，但能与氟气、氢氟酸、强碱反应。在加热时能跟O₂等物质发生反应。　　

板书：　　

3、硅的化学性质　　

Si+O₂ 　　　　SiO₂　  Si + 　4F　₂ = SiF₄            Si + 4HF = SiF₄↑ + 2H₂↑　　

Si + 2NaOH + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂↑　　

4、硅的主要用途：半导体材料，主要应用与电子工业。　　

讲述：　　

在科学技术不断发展的今天，硅正成为高科技的代名词。世界各国往往把高科技园区称为硅谷。　　

　2005年3月28日　，在人民大会堂，邓中翰代表中星微“星光中国芯”研发团队，接受国家主席胡锦涛为他颁发的共和国最高奖励 ——国家科技进步一等奖。  　　

    “中国芯”的诞生彻底改写了蓬勃发展的中国IT业无“芯”的历史。如今 “中国芯”已成功占领了计算机图像输入芯片市场的世界第一位。从此，中国人可以用上“中国芯”，并且，让世界上其他国家也用上“中国芯”！ 　　

巩固练习：　　

１、下列物质的主要成分不是SiO₂的是（  C  ）　　

A、石英    B、水晶       C、金刚砂     D、玛瑙　　

２、下列物质不与水反应的是（　A　）　　

Ａ、SiO₂　Ｂ、SO₂　Ｃ、CO₂　Ｄ、CaO　　

３、下列试剂存放方法正确的（  D  ）　　

A、氢氧化钠、纯碱以及水玻璃要存放在带磨砂玻璃塞的试剂瓶中　　

B、氢氟酸盛放在棕色玻璃试剂瓶　　

C、液溴盛放在棕色广口瓶中         D、氯水盛放在棕色细口瓶中 　　

４、将固态的氢氧化钠加热至熔融状态，不可选用的器皿是(  B  )  　　

A.铁坩埚        B.石英坩埚      C.石墨坩埚      D. 蒸发皿                                                       　　

5、能将Na₂SiO₃、CaCO₃、SiO₂三种白色粉末鉴别开来试剂是(  D  )　　

A、苛性钠溶液     B、水       C、氢氟酸         D、稀盐酸　　

6、下列说法正确的是 (  B   )　　

A、二氧化硅溶于水显酸性          B、二氧化碳通入水玻璃中可以得到硅酸　　

C、因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强　　

D、二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸