第三单元　含硅矿物与信息材料优秀教学设计

江苏省梅村高级中学教案·高一化学

专题3

从矿物到基础材料

本专题“从矿物到基础材料”以从矿物资源获得的重要无机基础材料为主线，重点介绍基础无机材料中所包含的铝、铁、铜、硅等常见元素的单质的治炼原理，单质及其化合物性质和用途，金属材料的防护等内容。

本专题内容主要涉及铝、铁、铜、硅元素的单质及其重要化合物的获得和应用，与生产生活联系紧密，在教学中要通过创设贴近学生生活的问题情景组织教学，以提高学生学习本专题内容的兴趣。本专题还涉及氧化还原反应原理和酸、碱、盐、氧化物等物质间转化关系的应用，在教学中需要注意复习巩固相关化学原理，引导学生加深对物质转化关系和氧化还原反应的原理重要应用的认识。在教学中要重视通过探究活动使学生获得知识，发展能力。通过剖析从铝土矿制备铝的工艺流程，能让学生了解氧化铝的主要性质以及获得氧化铝的主要方法，了解偏铝酸钠与酸的反应；通过对铝与酸溶液或碱溶液反应的探究，学习科学研究的一般方法；通过对氢氧化铝是否为两性氢氧化物的活动探究，让学生在获得结论的同时，学习采用类比提出假说的方法；通过对Fe2+和Fe3+之间相互转化规律的探究，不仅能让学生进一步认识氧化还原反应的本质，更好地理解Fe2+和Fe3+之间相互转化规律，还能帮助学生提高提出假说、设计探究方案、获得探究结论的科学探究能力。

第三单元

含硅矿物与信息材料

一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品

教学目标：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关系。

教具教法：多媒体教室，图片演示、讨论法

1、硅酸盐产品

（1）硅的存在

①硅元素在地壳中的含量：仅次于氧居第二位。

②硅的氧化物和硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。

（2）硅酸盐组成的表示方法

硅酸盐的种类很多、结构很复杂，通常人们以氧化物的形式来表示它们的组成。

规律：一般金属氧化物在前，二氧化硅在后，水在最后，若有多个金属氧化物，则把相对比较活泼的放在前面。

阅读

教材P79 图3-16 练习：把下列式子改写成氧化物的形式

①石棉：CaMg3Si4O12

②长石：KAlSi3O8

CaO·Al2O3 ·SiO2

K2O ·Al2O3 ·6SiO2

Al2O3 ·2SiO2 ·2H2O ③黏土：Al2(Si2O5)(OH)4

（3）硅酸盐的性质——硅酸钠的性质

Na2SiO3

可溶于水，其水溶液俗称“水玻璃”。水玻璃是一种无色粘稠的液体，显碱

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性，易吸收空气中的CO2

生成硅酸沉淀。

Na2SiO3 + CO2 +H2O= H2SiO3↓+ Na2CO3

Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓+ 2NaCl 硅酸钠要密封保存

用途：粘合剂，防腐剂、防火剂

（4）三大硅酸盐产品：陶瓷、水泥、玻璃

A、陶瓷

以粘土为原料

陶器的制作工序：混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶器

B、水泥

a.原料：粘土(主要成分是铝硅酸盐)、石灰石、石膏（适量）

b.设备：水泥回转窑

c.条件：高温锻烧

d.加入石膏的作用：调节水泥的硬化速度

e．了解水泥和水泥的标号（阅读教材P79资料卡）

C、玻璃

①.原料：纯碱、石灰石、石英（SiO2 ) ②.设备：玻璃熔炉

③.条件：高温熔融

④.成分：

Na2SiO3

、CaSiO3

、SiO2

（可写成：Na2O ·CaO·6SiO2）

⑤.主要反应：Na2CO3 +SiO2

CaCO3 +SiO2

Na2SiO3 +CO2

↑

CaSiO3 +CO2

↑

⑥.种类：普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃、铅玻璃等

二、二氧化硅与信息材料

教学目标：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。认识单晶硅的使用给现代人类文明进程所带来的重大影响。激发学生研究、发现新材料的意识。

教学重点：掌握二氧化硅的性质及其应用。

教具教法：小组讨论法

2、二氧化硅（SiO2）

（1）存在

二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。天然二氧化硅也叫硅石，是一种坚硬难熔的固体。

（2）物理性质：固体、熔沸点比较高、不溶于水、硬度比较大

（3）结构：

SiO2

是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定

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（4）化学性质

①酸性氧化物

CaO + SiO2

②弱氧化性

SiO2 + 2C ③与盐反应

Na2CO3 +SiO2

Na2SiO3 +CO2

↑

CaCO3 +SiO2

CaSiO3 +CO2

↑

CaSiO3

Si + 2CO↑

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

④与氢氟酸反应（雕刻玻璃）

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

[思

考]

1.为什么在实验室中盛放NaOH 溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？

2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？

3.某同学根据SiO2

既可与碱反应，也能与氢氟酸反应，推断SiO2

为两性氧化物。是否正确? （5）用途

制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器。利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。

3、硅（Si）

（1）物理性质

•

•

•

硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。

硅的结构类似于金刚石，熔点和沸点都很高，硬度大。

导电性介于导体和绝缘体之间。

（2）结构

画出硅的原子结构示意图。分析得出结论：硅既难得电子，又难失电子。

常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，能跟一些非金属反应。

Si + O2

SiO2

（3）化学性质

Si＋2NaOH ＋

H2O ＝

Na2SiO3＋2H2

↑

Si ＋

4HF ＝

SiF4

↑＋2H2

↑

（4）硅的工业制法

在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅。

SiO2

＋2C

Si（粗硅）＋2CO↑

将粗硅在高温下与氯气反应生成四氯化硅，四氯化硅经提纯后，再用氢气还原，就可以得到高纯硅（硅的含量可达99.9%以上）。

Si＋2Cl2SiCl4

SiCl4＋2H2

Si ＋

4HCl 3 （5）用途

硅是一种重要的非金属单质，它的用途非常广泛。作为良好的半导体材料，

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硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。

4、硅酸（H2SiO3）

硅酸是一种很弱的酸（酸性比碳酸还弱），溶解度很小。由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得。

受热分解：H2SiO3

SiO2+ H2O 用途：可作干燥剂和催化剂的载体

【活动与探究】在试管中加入3~5mL饱和Na2SiO3溶液，滴入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察现象。

现象

结论

反应式

滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成

Na2SiO3溶液呈碱性，与酸反应生成了H2SiO3

Na2SiO3 + 2HCl ＝

H2SiO3↓+ 2NaCl

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