第三单元　含硅矿物与信息材料教案设计

江苏省宝应中学高一化学导学案

主备：胡凯歌

复备：王甫忠

审批：王甫忠

20181124

班级：高一（ ）班 姓名： 学号： 组别: 成绩： 专题3 从矿物到基础材料

第三单元 含硅矿物与信息材料

【学习目标】

1.了解硅在自然界的存在形式，了解硅及其化合物的应用与人类文明发展的密切联系。

2．知道二氧化硅的物理性质和化学性质。了解二氧化硅制品在高科技信息产业中的应用。

3．认识硅酸盐的使用给人类文明进程所带来的重大影响。

【重、难点】二氧化硅的化学性质和工业制硅的原理。

【学习指导】请同学们认真阅读课本P78-82，完成活动一，熟悉活动二便于课堂合作探究。

【学习过程】

活动一 自学与检测

一、硅：在地壳中的含量仅次于 ，居于第 位；

1、在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅。如 、 等；

2、物理性质：晶体硅是有金属光泽、硬而脆的固体，熔点和沸点都很 ，硬度也很 ，

导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的 材料，广泛应用于电子的各个领域。如：用作半导体芯片、大规模集成电路等，它还是人类将________转化为______的常用材料，用于制造光电池。

3、化学性质： ⑴性质比较稳定，常温下不与O2、Cl2、H2、浓H2SO4、浓HNO3等反应。

⑵加热或高温时有还原性：

Si ＋

O2

――

Si ＋

Cl2 ――

二、二氧化硅（SiO2）

1、物理性质：①状态：

；②熔、沸：

；③硬度：

；④水溶性

。

2、化学性质：

⑴具有酸性氧化物的通性：

①与CaO反应（高温）： ，②与NaOH溶液反应： ⑵特性：能与氢氟酸（HF）反应：SiO2＋HF—— （雕刻玻璃、腐蚀玻璃）

；Si ＋

C

――

；

；

特别提醒：二氧化硅不跟硝酸、硫酸、盐酸等酸不反应。

⑶与C反应（高温）： SiO2＋ C—— ；

3、用途：即为硅石、水晶、石英、玛瑙、石英砂等的用途。

用于制造光导纤维、石英玻璃、电子光学仪器、精密仪器轴承、耐磨器皿等。

三、硅酸（H2SiO3）：

1、物理性质：硅酸是______溶于水的白色固体。

2、化学性质：（1）弱酸: 具有酸的通性，酸性比碳酸_______；

（2）硅酸的不稳定性，受热易分解: H2SiO3 =_____________ 第 1 页

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四、硅酸盐及其性质：

1、硅酸盐的性质： Na2SiO3是极少数可溶于水的硅酸盐的一种；Na2SiO3的水溶液俗称 ，是建筑业中常用的一种 ，用Na2SiO3的水溶液浸泡过既耐腐蚀又不易着火。

2、硅酸盐产品：

陶瓷

水泥

玻璃

分子筛

分子筛具有多孔的结构，化学分析常用到筛分混合物的“筛子”，如滤纸就是一种筛分 和 的筛子。

原料

反应原理

主要设备

生产条件

黏土

复杂的物理化学反应

陶瓷窑

复杂的物理化学反应

活动二 讨论与交流

【问题1】硅酸盐组成的表示方法：

②

化学式法：硅酸钠：Na2SiO3、硅酸钙：CaSiO3，此法用于组成简单的硅酸盐。

②

盐氧化物法：a金属氧化物·b非金属氧化物·cSiO2·dH2O 如：Mg2SiO4（镁橄榄石）： ；滑石[Mg3(Si4O10)(OH)2] ；

钠长石(NaAlSi3O8)： ；Ca3Al2Si3O12（钙铝石榴子石）： 。

【问题2】（1）实验室盛放碱液的试剂瓶常用 塞，不用 塞，用化学方程式解释原因： ；为什么强碱溶液可保存在玻璃瓶中，而氢氟酸只能保存在塑料瓶？

（2）实验室盛放液溴的试剂瓶常用 塞，不用 塞，说出其原因？

【问题3】（1）凡酸性氧化物都可以直接与水反应生成对应的酸，此话是否正确？如何由二氧化硅制备硅酸？写出对应的化学方程式。

（2）Na2SiO3的溶液应如何保存？为什么？（请用化学方程式表示）

（3）哪些盐可与二氧化碳能发生类似（2）的反应，试写出对应的化学反应方程式。

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【问题4】硅的制备：工业制法：二氧化硅－→粗硅－→四氯化硅－→精硅（写出化学方程式）

（1）制

粗

硅: SiO2 ＋ C ―

（2）粗硅提纯： Si ＋ Cl2 ― SiCl4 ＋ H2 ― 活动三 应用与拓展

例1、给下列溶液中通入CO2气体，不可能产生沉淀的是

。

①

氯化钙和硝酸钡的混合液

②水玻璃

③偏铝酸钠溶液

③

碳酸钠饱和溶液

⑤澄清石灰水

⑥次氯酸钙溶液

例2、将30gSiO2和碳在高温下恰好发生反应：SiO2+2C == Si+2CO↑，下列叙述中正确的是

A．有0.5molSiO2参加反应

B．反应中有12g碳被还原

C．反应中生成了2.24LCO(标准状况)

D．反应中有0.5×6.02×1023个电子发生转移

例3、能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是：

A．CO2是气体，而SiO2是固体

高温

B．高温下能发生反应

Na2CO3＋SiO2======Na2SiO3＋CO2↑

C．CO2溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水

D．CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成

例4、晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：

①

高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；

300℃

②

粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si + 3HCl ====SiHCl3 + H2

；

③

SiHCl3与过量H2在1000~1100℃反应制得纯硅。

已知，SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自然。请回答下列问题：

⑴第①步制备粗硅的化学反应方程式为

。

⑵粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点-84.7℃），提纯SiHCl3采用的方法为

。

⑶用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略去）：

①

装置B中的试剂是

。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是

。

②

反应一段时间后，装置D中观察到的现象是

，

装置D中发生反应的化学方程式为

。

③

为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度

以及

。

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20181124

活动四

巩固与补漏

1．下面有关硅的叙述中，正确的是：

A．光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的

B．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位

C．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在

D．硅在电子工业中，是最重要的半导体材料

2．下列说法中，不正确的是

A．玻璃是混合物，玻璃不是晶体

B．钢化玻璃和普通玻璃的组成相同

C．在自然界里，硅存在于各种矿物质和岩石中的形式是硅酸

D．MgO、Al2O3、SiO2都具有较高的熔沸点

3．在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要的原料是

。

4．只能用带橡胶塞的玻璃试剂瓶保存的溶液是：

A．烧碱

B．溴水

C．水玻璃

D．浓硫酸

5．下列各组离子在水中能大量共存的是

＋－－A．K+、H、SiO32、S2

B．Na+、K+、OH-、SiO32-

－－

C．Na+、Cl-、OH、HCO3

D．Na+、H+、NO3-、SO42-

6．要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是：

A．纯碱溶液

B．盐酸

C．硫酸

D．苛性钠溶液

7．下列通过一步反应不能实现的是

A．CuO→Cu(OH)2

B．Ca(OH)2→CaCO3

C．Fe(OH)2→Fe(OH)3

D．SiO2→H2SiO3

8．某溶液A可能含等物质的量浓度的SiO32-、CO32-、AlO2-、Cl-中的几种，进行下列实验：

①取10mLA溶液,往其中通入足量的CO2，A得到白色沉淀B，B可完全溶于稀盐酸；

②另取10mLA溶液,往其中加入稀盐酸，生成气体C。将C通入澄清石灰水，先出现白色沉淀，后沉淀溶解。

⑴溶液中肯定存在的离子是_____________；⑵溶液中肯定不存在的离子是_____________；

⑶可能存在的离子是___________________。

9、硅藻土由无定形的SiO2组成，含有少量Fe2O3、Al2O3及有机物等杂质。工业上按以下流程用硅藻土制备纳米二氧化硅。

（1）煅烧硅藻土的目的是

。

（2）在加热条件下加入烧碱时反应的化学方程式为

。

（3）加入过量硫酸后生成沉淀的反应方程式为

。

（4）上述流程中，有助于控制二氧化硅粒子直径的措施有

（至少写出一个）。

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