第三单元　含硅矿物与信息材料教案（名师）

含硅物质及信息材料

【教学目标】1．了解硅、二氧化硅、硅酸、硅酸盐的存在与性质及用途。2．

要求学生对新旧知识进行归纳比较的逻辑思维能力，培养自主学习和创新能力。

【教学重难点】硅酸钠、二氧化硅的性质。

一、硅在自然界的存在

1、硅元素在地壳中的含量

，在自然界中只以

存在，主要存在形式是

和

。

2、硅酸盐的表示形式：

硅酸盐结构复杂，常用氧化物的形式表示比较方便。如：硅酸钠

Na2SiO3：

正长石

NaAlSi3O8：

白云母

KAl3Si3O10(OH)2：

书写规律和要求：（1）元素的价态不变；（2）各元素写成相应的氧化物，顺序按先

后

，金属元素中按金属活动顺序表。（3）原子个数比保持不变。

二、硅酸钠的性质

易溶，水溶液称

。是建筑行业的

，用于木材的

和

。

Na2SiO3 + CO2 + H2O ＝

H4SiO4

＝

H2SiO3（硅酸）+ H2O 酸性：

H2SiO3

=====

【讨论】下列装置能否证明酸性：H2CO3>H2SiO3？

【讨论】如何保存硅酸钠溶液？

三、传统的硅酸盐产品

1、玻璃：原料：

反应原理：

、

玻璃的主要成分：

，属于

，

固定熔点

将普通玻璃融化后急速冷却得到

2、水泥：原料：

设备：

生产流程：

主要性质：

3、陶瓷：主要原料：粘土（其主要成分为Al2O3·2SiO2·2H2O）

【例1】下列工业生产，用石灰石作为原料的

（

）

①用海水为原料生产镁

②制硅酸盐水泥

③制普通玻璃

④冶炼生铁

⑤制漂白粉。

A. ①②③④⑤

B. ②③④⑤

C. ①②③⑤

D. ①②③④

【例2】将CO2通入下列溶液中，在通入的过程中不会有沉淀产生的是

（

）

A．CaCl2溶液

B．石灰水

C．饱和的Na2CO3溶液

D．Na2SiO3溶液

四、二氧化硅

1、物理性质：硬度大，熔点高，耐腐蚀，难溶于水等溶剂。属于

氧化物，具有

氧化物的通性

2、化学性质：常温下，性质稳定，只与氟气、氢氟酸和强碱溶液反应。

SiO2 +

HF ＝

应用：

△

SiO2 +

NaOH ＝

盛放碱液试剂瓶不能用

SiO2+

CaO =====

应用：

SiO2+

Na2CO3

=====

SiO2+

CaCO3

=====

【讨论】如何由二氧化硅制备硅酸凝胶？

3、空间结构：

结构，SiO2晶体中，每个Si原子周围有

个O原子，每个O原子周围有

个Si原子，

Si原子和O原子的个数比为

，所以SiO2是化学式，不是分子式。

4、二氧化硅的用途

（1）常用于制造耐高温的化学仪器（如：

）。

（2）制作石英玻璃和光学镜片

（3）用于制造

五、硅

1、物理性质：灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。熔沸点高，硬度大，难溶于水。

硅晶体的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料。

2、晶体硅的结构：

结构，与

相似，结构单元：

3、化学性质

Si +

NaOH +

H2O ＝

Si +

O2

＝

Si + 2Cl2

======

4、硅的工业制法

制粗硅：

粗硅提纯：

、

高纯硅是纯净物还是混合物？

5、硅的用途（1）重要

材料，广泛用于

工业，如：制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件（2）制造

（3）

制造硅合金

【讨论】请结合利用盐碱湖和煤田等资源，小组共同设计一个柴达木沙漠开发的产业规划图。要求用图示的方法标出主要生产环节的能源、原料及其来源。

例3．工业制取SiC的化学方程式是SiO2 + 3C=====SiC + 2CO↑反应中氧化剂与还原剂的物质的量比是

（

）

A. 1 ：2

B. 2 ：1

C. 1 ：1

D. 3 ：5

例4、有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点

。假如硅作为一种新型能源被开发利用，关于其有利因素的说法中，你认为不妥当的是

（

）

A、硅便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料

B、硅的来源丰富，易开采，且可再生

C、硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度底，容易有效控制

D、寻找高效催化剂，使SiO2分解产生硅同时释放能量，是硅能源开发利用的关键技术。

例5、选适当试剂或方法除去下列物质中的杂质（括号内为杂质）。

(1)SiO2(CaCO3)

；

(2)SiO2 (Si)

；

高温高温高温高温高温

(3)NaCl (SiO2)

；(4)SiO2 (H2SiO3)

；

(5)Fe2O3 (SiO2)

；(6)Si (Fe)

。

【选讲题】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SiO2制得粗硅。②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si+3HCl

中易自燃。请回答下列问题：

（1）第①步制备粗硅的化学反应方程式为

。

SiHCl3+H2 。

③SiHCl3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（2）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

（3）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不能采用普通玻璃管的原因是

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

。

④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂．．（填写字母代号）是

。

a.碘水

b.氯水

c.NaOH溶液

d.KSCN溶液

e.Na2SO3溶液