第三单元　含硅矿物与信息材料课件配套优秀公开课教案设计

第三单元

含硅矿物与信息材料

硅酸盐矿物与硅酸盐产品

【教材分析】

1．无机非金属材料在日常生活和生产中有着广泛的应用。作为无机非金属材料的硅酸盐材料是以含硅物质为原料经加热等过程制成的，与硅的知识有一定的联系，所以放在本单元的最后作介绍。本节主要介绍了材料的性能、用途，并简单提及硅酸盐的生产原料。对于复杂的生产过程，教材没有作过多介绍。本节知识在大纲中为A级层次要求，所以，教材的编写以使学生对所学知识有大致印象为目的。

2．本节教材的特点是密切联系生产和生活实际，联系新科技知识。硅酸盐材料是学生接触比较多的材料，结合实际所见，再通过教材的介绍，可以使学生对这些材料有更深的认识。新型无机非金属材料的性能优异，在许多高科技领域有广泛的应用。教材将这些内容介绍给学生，可以使学生更充分地认识到科学技术在现代社会中的重要性，特别是化学在现代科技和社会发展中所起的重要作用。

【学情分析】

在日常生活中，学生已经接触过硅酸盐材料，知道它们在日常生活、生产中的重要应用，对于它们的基本性能有了一定的了解。在此基础上，向学生进一步介绍硅酸盐材料的生产原理及更加丰富的运用，使学生拓展了视野，深刻感受到化学在现代科技和社会发展中所起的重要作用。

【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．了解常见硅酸盐工业及其产品，会用氧化物形式表示硅酸盐

3．了解硅及其化合物的应用与人类文明发展的密切关系

【教学重点】硅酸盐工业及其产品

【教学难点】通过本节内容的学习激发学生的学习化学兴趣

【教学准备】

化学仪器：试管5支（试管架）、酒精灯、两支竹签

化学试剂：稀盐酸、酚酞、饱和硅酸钠溶液、蒸馏水

其他：青花瓷图片、青花瓷.mp3

【教学过程】

导入新课：在周杰伦的《青花瓷》优美旋律中展示形态各异的美丽的青花瓷图片

教师讲述：青花瓷又称白地青花瓷，常简称青花，中华陶瓷烧制工艺的珍品。是中国瓷器的主流品种之一，属釉下彩瓷。原始青花瓷于唐宋已见端倪，成熟的青花瓷则出现在元代景德镇的湖田窑，明代青花成为瓷器的主流，清康熙时发展到了顶峰。

1

导入设疑：我国古代劳动人民是如何生产制作陶瓷的呢？陶瓷的主要成分是什么？在我们日常生活还有哪些材料的化学组成和陶瓷相似呢？

一、课前预习单反馈

（1）硅元素在地壳中的含量怎样？第2位，仅次于氧

（2）硅元素在自然界主要有哪些存在形式？二氧化硅和硅酸盐

二、思考与交流

〖阅读〗教材P78

（一）硅酸盐及硅酸钠

1、硅酸盐组成表示方法——用氧化物的形式来表示它们的组成

教师讲解书写规则：①顺序：金属氧化物在前，非金属氧化物在后，低价在前，高价在后，H2O一般写在最后，②系数写在该氧化物前面，各氧化物之间用“·”连接。

举例：昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，用氧化物的形式可表示为：2CaO·5MgO·8SiO2·H2O 学生板演：

石棉（CaMg3Si4O12）__________________，蛇纹石（H4Mg3Si4O12）__________________，

镁橄榄石（Mg2SiO4）_________________，高岭石[Al2Si2O5(OH)4]____________________。

教师提醒：硅酸盐氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示结构，不能认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。

2、硅酸钠（Na2SiO3）

趣味实验：向盛有2mL饱和硅酸钠溶液的试管中滴加2滴酚酞试液，振荡并观察实验现象。再将两支竹签分别插入饱和硅酸钠溶液和蒸馏水中浸泡片刻，取出后分别置于酒精灯火焰上灼烧，观察实验现象。

教师讲解：硅酸钠俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液呈碱性，俗称水玻璃，是建筑业常用的黏合剂和防火剂。

（二）硅酸盐工业

学生自主阅读教材P79～P80填写下列表格

1、普通硅酸盐水泥

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。

主要原料

主要设备

主要成分

2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3 主要性质

[知识扩展] 水泥的标号：

42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。水泥的标号越大表示所抗压强越大，

2

其性能越好。

学生小组交流：生活中不同的水泥及其应用

教师简要概括不同品种的水泥在生产生活中的应用

2、陶瓷

我国古代人民在

时代就掌握了制陶技术。现代应用陶瓷的领域有

。

学生小组交流：生活中不同的陶瓷及其应用

教师简要介绍我国陶瓷制作的历史及陶瓷在不同领域中的应用

3、玻璃

主要原料

主要设备

反应原理及主要成分

SiO2+Na2CO3SiO2+CaCO3学生小组交流：生活中不同的玻璃及其应用

教师拓展：

（1）分子筛

（2）几种玻璃的特性和用途

种类

普通玻璃

石英玻璃

特性

在较高温度下易软化

膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光

导纤维，压电晶体

眼睛片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸镜等光学玻璃

透光性能好，有折光和色散性

光学仪器

耐腐蚀，不怕烧，不导电，不吸水，隔热吸玻璃纤维

声、防虫蛀

耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、

钢化玻璃

抗震裂

（3）硅酸（H2SiO3）

趣味实验：向盛有2mL饱和硅酸钠溶液的试管中逐滴加入稀盐酸，并振荡，片刻后将试管倒置，再观察实验现象。

教师讲解：硅酸钠可与盐酸反应生成胶冻状的硅酸粘附在试管内壁上，因而看似溶液却倒不出来。

3 主要性质

Na2SiO3+ CO2↑

CaSiO3+ CO2↑

用途

窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等

化学仪器、高压水银灯，紫外灯等的灯壳；光太空飞行员的衣服，玻璃钢等

运动器材；微波通讯器材；汽车、火车窗玻璃等

①硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。硅酸钠的水溶液露置于空气中或通入二氧化碳气体，溶液会变浑浊，即生成不溶于水的硅酸。试写出反应的化学方程式。

②硅酸不稳定，受热会进一步失水得到二氧化硅：

H2SiO3（三）总结与反思

教师阐述：社会需要各种不同性能的材料，而材料的研发离不开化学，同学们一定要学好化学，将来开发和应用更多更好的新材料，为祖国社会主义建设服务。

（四）达标检测

1．

（

）

△

SiO2+H2O ①生成物是硅酸盐；②反应条件是高温；③含有硅的物质作原料；④反应原理是一系列复杂的物理—化学变化

A．①③

B．①②③

C．①③④

D．

2．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是

（

）

．．

A B C D

（五）课后训练

1．制水泥和玻璃时都需要用的原料是

（

）

A．粘土

B．石英

C．石灰石

D．纯碱

2．高岭土的组成可表示为Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的数值分别为

（

）

4 材料

刚玉、金刚石

大理石、石灰石

普通水泥、普通玻璃

沙子、石英

主要化学成分

三氧化铝

碳酸钙

硅酸盐

二氧化硅

A．7、2

B．5、4

C．6、3

D．3、6 3．与普通玻璃成分相同的是

（

）

A．钢化玻璃

B．石英玻璃

C．水玻璃

D．有色玻璃

4．普通玻璃的成分Na2CaSi6O14，以氧化物形式可表示为

，钾云母的化学式是K2H4Al6Si6O24，以氧化物形式可表示为

；正长石的化学式为KAlSi3Ox则x是

，以氧化物形式可表示为

。

★5．氮化硅Si3N4是一种非氧化物高温陶瓷结构材料，具有高硬度、高强度、耐腐蚀等特性，其超强的拉－－弯强度达到8×104 N·cm2～10×104 N·cm2，而且在1200℃高温下也不会下降。用氮化硅陶瓷制成的内燃机不需冷却装置，可节约燃料30％左右，热功转换效率提高到40％～50％。粉末状的Si3N4，可以由SiCl4的蒸气和氨气的混合物反应制取。粉末状的Si3N4对空气和水都不稳定。但是将粉末状的Si3N4和适量的MgO在230×1.01×105Pa和185℃的密闭容器中热处理，可以制得结构十分紧密而且对空气和水都十分稳定的高温结构材料。

（1）写出由SiCl4和NH3反应制备Si3N4的化学方程式：

______________________________________________________________。

（2）分别写出Si3N4与H2O、O2反应的化学方程式：

______________________________________________________

_。

（3）试思考说明为什么结构紧密的Si3N4，不再受H2O、O2的侵蚀? _______________________________________________________________。

【达标检测】参考答案

1．D

2．A 【课后训练】参考答案

1．C

2．B

3．A

4．Na2O·CaO·6SiO2，K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O，8，K2O·Al2O3·6SiO2

5．

（1）3SiCl4+4NH3= Si3N4+12HCl

（2）Si3N4+6H2O=3SiO2+4NH3↑

Si3N4+3O2=3SiO2+2N2

（3）固体Si3N4表面与空气中的氧气反应，生成稳定的二氧化硅，从而形成了二氧化硅的保护层、防止内部的Si3N4继续与空气和水接触而被侵蚀。

5

【板书设计】

硅酸盐矿物与硅酸盐产品

一、硅酸盐及硅酸钠

1、硅酸盐组成的表示方法——用氧化物的形式

例如：昆仑玉Ca2Mg5Si8O22(OH)2用氧化物的形式可表示为：2CaO·5MgO·8SiO2·H2O 注意：不表示结构，不能认为硅酸盐是由氧化物混合而成的

2、硅酸钠（Na2SiO3）

可是一种溶性硅酸盐，水溶液呈碱性，俗称水玻璃，是建筑业常用的黏合剂和防火剂。

二、硅酸盐工业

陶瓷

水泥

玻璃

【教学后记】

关于硅酸盐材料，教学中可以通过讨论的形式，列举常见或常用的硅酸盐材料，说出用途。可介绍我国硅酸盐工业的发展现状，特别是可通过我国陶瓷工业的历史，对学生进行爱国主义教育。对于硅酸盐材料，不宜过多强调其制造的反应原理。

本节课也可以采取开放式教学：让学生搜集各种材料展示；通过多种渠道查阅资料，如查阅书籍和刊物，利用互联网等；利用多种形式交流，如论文、调查报告等；如条件允许，还可以组织学生参观工厂，城市的建筑、展览等，以增加学生的感性认识。

主要原料

黏土

石灰石、黏土

石灰石、纯碱、石英

主要设备

——

水泥回转窑

玻璃熔炉

主要成分

硅酸盐

2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3 Na2SiO3、Ca SiO3、SiO2

主要性质

——

水硬性

——

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