第三单元　含硅矿物与信息材料优秀公开课教案

第三单元

含硅矿物与信息材料

预

习

梳

理

教学目标

1. 知道硅元素在自然界的主要存在形态。

2. 通过实验,让学生探究硅酸钠溶液的性质。

3. 了解常见的几种硅酸盐产品(玻璃、水泥、陶瓷)的原料和应用。

学习任务

1. 知道硅元素在自然界的主要存在形态。

2. 了解常见的几种硅酸盐产品(玻璃、水泥、陶瓷)的原料和应用。

3. 知道硅、二氧化硅的简单性质与重要用途。

4. 了解高纯硅的制备方法。

学习准备(见学生用书课堂本第36页)

1. 硅在地壳中的含量仅次于

氧

,居于第

二

位。

2. 在自然界中没有

游离

态的硅,只有以

化合

态存在的硅,如

SiO2

、

Na2SiO3

等。

导

学

过

程

课堂导入

案例

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。人们最初接触的传统硅酸盐产品是陶瓷、砖瓦、水泥和玻璃。

知识建构(见学生用书课堂本第36页)

问题1

硅酸盐组成的表示方法。

(1)

化学式法

组成较简单的硅酸盐一般用化学式直接表示组成,如硅酸钠

Na2SiO3

、硅酸钙

CaSiO3

等。(填化学式)

(2)

氧化物法

组成相对复杂的硅酸盐,用氧化物的形式表示其组成。如:

青石棉化学式为Na2Fe5Si8H2O24 ,氧化物形式为

Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O

;正长石化学式为KAlSi3O8 ,氧化物形式为

K2O·Al2O3·6SiO2

。

重难点突破

硅酸盐改写成氧化物形式的规律如下:

(1)

氧化物的排列顺序:

活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。(2)

氧化物之间以“·”隔开。(3)

氧化物前的化学计量数配置

原则:

各元素原子总个数比符合原来的组成。(4)

化学计量数配置出现分数应化为整数。(5)

各元素化合价保持不变。(6)

变价元素按“先低价后高价”的规律书写。

问题2

常见的几种硅酸盐产品(玻璃、水泥、陶瓷)的原料、设备和生产条件各是什么?填写下表。

产品

玻

璃

水

泥

陶

瓷

纯碱、石原料

灰石、石黏土、石灰石

黏土

英

设备和生

水泥回转窑、高—

玻璃熔炉、高温熔融

产条件

温煅烧

问题3

二氧化硅与碱性氧化物、强碱可以反应吗?如果可以,写成化学方程式。

答案

在常温下,SiO2与强碱溶液反应,生成硅酸盐。

例如,SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOH在高温下,SiO2能与碱性氧化物反应生成盐。

例如,SiO2与CaO反应的化学方程式为SiO2+CaOCaSiO3。

Na2SiO3+H2O。

重难点突破

SiO2属于酸性氧化物,能与热的浓碱或熔融碱或碳酸钠等反应生成硅酸盐。它也可以与氢氟酸反应,但生成的是SiF4和H2O,而不是盐和水,所以不能把SiO2错误地看成是两性氧化物。

问题4

探究硅酸钠溶液的酸碱性以及HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱,填写下表。

实验

实

验

现

实

验

操

作

结论或化学方程式

序号

象

1

2

3

4

在Na2SiO3溶液中滴入2滴酚酞

在Na2SiO3溶液中通入CO2

在Na2SiO3溶液中滴入稀盐酸

在Na2CO3溶液中滴入稀盐酸

溶液变红

Na2SiO3溶液显碱性

变浑浊后

酸性: H2SiO3

呈凝胶状

变浑浊后

酸性: H2SiO3

呈凝胶状

有气体放

酸性: H2CO3

出

重难点突破

比较HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱可以利用下图进行实验。

问题5

高纯硅是如何制备的?

答案

高纯硅的制备主要分为两个阶段: (1)

粗硅的制取,化学方程式为SiO2+2C (2)

粗硅转变为纯硅。

①

粗硅与Cl2反应: Si(粗)+2Cl2 SiCl4;

Si(粗)+2CO↑。

②

用H2还原SiCl4得到纯硅: SiCl4+2H2 Si(纯)+4HCl。

重难点突破

SiO2的化学性质稳定,在高温下也不能被H2还原,只能被镁、铝、碳等还原。

学

以

致

用

(见学生用书课堂本第36~37页)

1. 下列属于硅酸盐产品的是

(D)

①

水泥

②

玻璃

③

陶瓷

④

水晶

A. ①③④

B. ②③④

C. ①③④

D. ①②③

解析

水泥、玻璃、陶瓷均为硅酸盐产品。而水晶是自然界中较纯净的石英(SiO2)晶体。

2. 下列关于水玻璃的性质和用途的叙述,不正确的是

(D)

A. 它是一种矿物胶,既不能燃烧,也不受腐蚀

B. 建筑工业上可作黏合剂、耐酸水泥掺料

C. 木材、织物浸过水玻璃后,具有防腐性能且能防火

D. 水玻璃即是Na2SiO3,是一种纯净物

解析

水玻璃是硅酸钠的水溶液,属于混合物。

3. 下列说法错误的是

(C)

A. 向水玻璃中滴加盐酸的反应: Si

+2HB. 向水玻璃中通入CO2: Na2SiO3+CO2+H2O

-+H2SiO3↓

H2SiO3↓+Na2CO3

C. 长石(KAlSi3O8)用氧化物表示其组成: K2O·Al2O3·3SiO2

D. 水玻璃可用作木材防火剂

解析

C中应为K2O·Al2O3·6SiO2。

4. 下列关于SiO2和CO2的说法中,正确的是

(A)

A. CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐

B. CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸

C. CO2是酸性氧化物,SiO2是两性氧化物

D. CO2和SiO2都是由相应的分子组成的

解析

SiO2不能与水反应;SiO2是酸性氧化物,不能与酸反应生成盐和水;SiO2是由原子组成的。

5. 从石英沙制取硅并获得高纯硅的主要化学反应如下: ① SiO2+2C ② Si(粗)+2Cl2③ SiCl4+2H2 Si(粗)+2CO↑

SiCl4

Si(纯)+4HCl 下列关于上述反应的分析,不正确的是

(D)

A. ①③是置换反应,②是化合反应

B. 高温下,焦炭与氢气的还原性均强于硅

C. ①②③任一反应中,每消耗或生成28 g硅,均转移4 mol电子

D. 高温下将石英沙、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅

解析

高纯硅的制备主要分为两个阶段,第一个阶段是获取粗硅,第二个阶段是制取高纯硅。

6. 在常温下,硅的化学性质不活泼,加热时可以与一些非金属及其他物质反应。下列物质在一定条件下能与硅单质反应的有

①②③④⑤⑥

。

① F2

② HF

③ NaOH

④ O2

⑤ Cl2

⑥ C

⑦ CO

⑧ CaO

解析

反应的化学方程式分别为① Si+2F2Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑、④

Si+O2SiF4、② Si+4HFSiO2、⑤

Si+2Cl2SiF4+2H2↑、③

SiCl4、⑥

Si+CSiC。

7. A、B、C、D、E代表单质或化合物,它们之间的相互转换关系如下图所示,A元素在地壳中的含量仅次于氧。

请回答下列问题。

(1)

B的化学式为

SiO2

,

B和碳反应生成A和E的化学方程式是

SiO2+2CSi+2CO

。

(2) C的化学式为

CaSiO3

,D的化学式为

Na2SiO3

。

解析

根据A元素在地壳中的含量仅次于氧可以判断出A是Si,B是SiO2,C是CaSiO3,D是Na2SiO3。