第三单元　含硅矿物与信息材料主要内容及教案内容

无机非金属材料的主角——硅

【学习目标】

1．认识硅的性质，了解硅的用途。

2．通过对比分析，理解二氧化硅的性质，了解二氧化硅的特性和用途。

3．认识硅酸的性质，了解硅胶的用途。

4．认识硅酸盐的复杂性，了解其组成表示方式及硅酸盐产品的应用。

【重点难点】硅、二氧化硅的性质和用途；硅酸盐

【学习内容】

一：认识硅的性质，了解硅的应用

单质硅有晶体和无定形两种，晶体硅结构和金刚石类似。晶体硅是带有__________ ___________的固体，熔点______，硬度_______，是良好的_____________材料，可用于制备________________________。常温化学性质__________。

二：理解二氧化硅的性质，了解二氧化硅的用途

1．自然界中含二氧化硅的物质有____________________________________________，SiO2的熔点________，硬度________。是制备________________的基本原料。

2．探究二氧化硅的化学性质。

根据下列事实，用化学方程式描述二氧化硅的化学性质：

⑴实验室中盛装NaOH等碱性溶液的试剂瓶，常用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃的主要成分之一是SiO2）。

⑵在高温下与生石灰反应生成CaSiO3。

⑶玻璃雕刻时，通常先用石蜡把不需要雕刻部分的玻璃覆盖，然后在无石蜡的地方涂氢氟酸，片刻后玻璃被蚀刻，同时有水和一种由两种元素组成的气体生成。

三：探究硅酸的制取方法

1．举例说明含氧酸的常见制取方法。

1

2．已知硅酸（以H2SiO3表示）是一种弱酸（酸性弱于H2CO3），请设计方案制取硅酸，要求反应完全时，即停止加入试剂。

实验用品：饱和Na2SiO3溶液、6mol/L盐酸溶液、酚酞溶液、试管、胶头滴管等。

实验操作

实验现象

离子方程式

四：了解硅酸盐的丰富性和多样性，认识硅酸盐组成表示方式

为简明表示硅酸盐的组成，常将硅酸盐写成二氧化硅和氧化物组合的形式。当有多种元素时，一般顺序为：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。如硅酸钠：Na2SiO3改写为Na2O·SiO2。

将下列硅酸盐改写成氧化物的形式或将氧化物的形式改写为化学式：

硅酸钙：CaSiO3

高岭石：Al2Si2H4O9

正长石：KAlSiO4

石棉：CaO·3MgO·4SiO2

黏土：Al2O3·2SiO2·2H2O 五：通过实验、阅读等途径了解硅酸盐产品的应用

1．Na2SiO3水溶液俗称______________，可用作_________________________。

2．完成下列表格。

硅酸盐产品

陶瓷

玻璃

水泥

生产设备

——

玻璃熔炉

水泥回转窑

制造原料

*主要成分

——

六：了解具有特殊功能的含硅的物质

1．硅钢主要用作__________________________。

2．碳化硅（SiC）俗称__________，具有金刚石结构，硬度______。

3．氮化硅（Si3N4）是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。

2

用四氯化硅和氮气在氢气气流下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反

应的化学方程式为

。

【反馈练习】

1．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是

A．

B．

C．

D．

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

三氧化二铝

碳酸钙

硅酸盐

二氧化硅

2．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是

A．高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片

B．硅可由二氧化硅还原制得

C．低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应

D．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅

4．下列关于硅及硅的化合物的叙述中正确的是

高温A．粗硅制备时，发生的反应为：C＋SiO2=====

Si＋CO2↑

B．硅元素在地壳中的含量居第二位，自然界中既有游离态的硅，又有化合态的硅

C．水晶项链和瓷盘都是硅酸盐产品

D．二氧化硅是制造光导纤维的重要原料

5．在一定条件下，下列物质不能和SiO2反应的是

①焦炭

②纯碱

③碳酸钙

④氢氟酸

⑤硝酸

⑥氢氧化钾

⑦氧化钙

A．③⑤⑦

B．⑤⑦

C．①⑤

D．⑤

6．下列说法中，正确的是

A．SiO2作半导体材料

B．CO2、SiO2都是酸性氧化物，不与任何酸反应

C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应

D．CO2、SiO2分别是H2CO3、H2SiO3的酸酐，因而均可由CO2、SiO2与水反应制得酸

7．过量CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液．最终溶液中有白色沉淀析出的是

A．①②③④

B．②④

C．①②③

D．②③

【巩固练习】

1．硅被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是

3

A．陶瓷餐具

B．石英钟表

C．计算机芯片

D．光导纤维

2．镁橄榄石(2MgO·SiO2)中的阴离子是

A．SiO32-

B．SiO44-

C．SiO54-

D．SiO64-

3．歌曲《青花瓷》所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目,但古瓷中所用颜料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知大多为硅酸盐,如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为+2价),下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是

A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2

B．性质稳定,不易褪色

C．易溶解于强酸和强碱

D．x等于6 4．下列变化不能一步实现的是

A．Na2SiO3→H2SiO3

B．H2SiO3→SiO2

C．SiO2→H2SiO3

D．SiO2→Na2SiO3

5．A、B、C、D、E五种含硅元素的物质，相互转化关系如图所示：

(1)推断A~E的化学式：A

，B

，C

，D

，E

。 (2)写出①B→A的化学方程式：

。 ②A→C的离子方程式：

。 10．根据要求回答下列问题。

(1)将下列硅酸盐改写成氧化物形式。

钾云母的化学式为K2H4Al6Si6O24,其简单氧化物形式为

。 普通玻璃的化学式为Na2CaSi6O14,其简单氧化物形式为

。 石棉的化学式为CaMg3Si4O12,其简单氧化物形式为

。

(2)长石的化学式为KAlSi3Ox，x=

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