第三单元　含硅矿物与信息材料教学设计内容推荐

第三单元

含硅矿物与信息材料

【学习目标】

1.了解硅在自然界中的含量及存在形式。

2.了解硅酸盐产品的生产、组成及用途。

3.了解硅的物理性质、化学性质及用途。

4.通过对二氧化碳与二氧化硅的比较学习，掌握二氧化硅的性质。(学习重点) 5.了解硅酸的性质及制法；了解硅酸钠的用途。

【学习过程】

一、硅的存在

1.从物质存在和组成多样性的角度看，

元素是无机非金属材料的主角，是地壳的基本骨干元素，该元素的主要存在形式是

，如石英、水晶和沙子的主要成分都是

；硅在地壳中的含量居第

位，仅次于

。 2.硅的原子结构示意图分别是

。硅在自然界中主要以

和

的形式存在。 二、硅酸盐矿物与硅酸盐产品

1.常见硅酸盐矿物：P.79

2.硅酸盐组成的表示：

(1)盐化学式法：此法一般用于表示组成比较简单的硅酸盐，如硅酸钠：

；硅酸钙：

。 (2)盐氧化物法：对于复杂的硅酸盐，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。(氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；氧化物之间以“·”隔开。在氧化物前面按化学式中的比例添加上数字。) 如CaMg3Si4O12(石棉)表示为

；KAlSi3O8(长石)表示为

。 3.常见的硅酸盐产品——传统的无机非金属材料

硅酸盐产品

原料

玻璃

陶瓷

主要设备

主要成分

Na2O·CaO·6SiO2

—

3CaO·SiO2

水泥

黏土和石灰石

水泥回转窑

2CaO·SiO2

3CaO·Al2O3

纯碱、石灰石、石英

玻璃窑

黏土

—

三、硅单质

1.物理性质

带有

光泽的

色固体，熔点

(1 410 ℃)，硬度

，有

性，单质硅有

和

两种，硅是良好的

材料。 2.化学性质

硅和碳一样最外层有

个电子，其原子既

又

电子，常温下化学性质

。

特性：硅与NaOH的反应：Si+2NaOH+H2O

3.硅的制备

(1)将石英砂(SiO2)和焦炭在电炉中高温反应生成粗硅和一氧化碳，化学方程式为

。 (2)粗硅转变为纯硅：Si(粗)+2Cl2

。 SiCl4+2H2

。 4.硅的用途：

。 四、二氧化硅

1.二氧化硅的结构

Si与O按

的比例组成的

状原子晶体。 2.二氧化硅在自然界中常见的形式

地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的

，其存在形式有

和

两大类，统称

。 石英晶体

结晶的二氧化硅结晶形态

水晶

石英中无色透明的晶体

玛瑙

水晶中具有彩色环带或层状的为玛瑙3.物理性质：SiO2

溶于水，熔点

，硬度

。 4.化学性质

(1)与氢氟酸反应方程式：

，所以氢氟酸能否用玻璃试剂瓶盛装? (2)具有

性氧化物的通性： ①与生石灰反应的化学方程式：

。 ②与烧碱溶液反应的化学方程式：

。 盛NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞原因:

。 5.二氧化碳与二氧化硅性质比较

物质

与水反应

与酸反应

与碱反应

二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2)

与碱性氧化物反应

与碳反应

6.用途

五、硅酸

1.硅酸的性质：硅酸在水中的溶解度

，酸性

H2CO3。 2.硅酸的制备: 实验步骤

在试管中加入3~5 mL饱和Na2SiO3溶液，滴入2~3滴酚酞溶液

实验现象

溶液颜色由无色变成

色 结论和解释

Na2SiO3溶液呈

性 化学方程式：

再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液颜色变浅并接近消失时停止

溶液颜色由

色逐渐变

色，最后出现

酸性强弱：

盐酸

硅酸 硅酸的制备原理：强酸制弱酸。

3.用途：“硅胶”干燥剂，催化剂载体等。

六、硅酸钠

[实验探究1] (1)将硅酸钠加水溶解，并检验其溶液的酸碱性；

(2)向硅酸钠溶液中通二氧化碳或滴加稀盐酸；

(3)再向(2)中滴加氢氧化钠溶液。

[现象观察] (1)硅酸钠溶于水,水溶液呈

性； (2)向其中通入二氧化碳或滴加稀盐酸后都产生

；

(3)再滴加氢氧化钠溶液,沉淀

。 [归纳1]硅酸钠

溶于水，水溶液俗称

，呈

性。 [练习]写出以上反应的离子方程式：

[实验探究2] 取两条一样的干燥布条，分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干后，分别放置在酒精灯外焰处。观察现象。

放入蒸馏水

放入Na2SiO3饱和溶液

现象

结论

[归纳2]Na2SiO3溶液(水玻璃)用于

等。

【随堂检测】

1.下列叙述中正确的是

(

) A.SiO2不属于无机非金属材料

B.金属不能作为结构材料

C.玻璃是一种新型的非金属材料

D.C60也是一种材料

2.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。下列关于硅的说法中正确的是

(

) A.地壳中硅的含量稀少

B.自然界中存在大量单质硅

C.高纯度的硅被用于制作计算机芯片

D.光导纤维的主要成分是Si 3.在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要原料

(

) A.纯碱

B.石灰石

C.石英

D.黏土

4.下列溶液中加入氯化钡溶液生成白色沉淀，再加入稀硝酸振荡，白色沉淀不消失的是

(

) A.Na2SiO3

B.Na2CO3

C.Na2SO3

D.Na3PO4

5.熔融烧碱应选用的器皿是

(

) A.石英坩埚

B.普通玻璃坩埚

C.生铁坩埚

D.陶瓷坩埚

6.下列说法中不正确的是

(

) A.因为SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸或者说SiO2不是H2SiO3对应的酸酐

B.CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀

C.SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大

D.氢氟酸能够雕刻玻璃

7.高岭土的组成表示为Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的数值分别为

(

) A.7、2 B.6、3 C.5、4 D.3、6 8.下列离子方程式书写正确的是

(

) A.澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O B.碳酸钠溶液中加入二氧化硅：C

+SiO2C.二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2+2OH-D.硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3+2OH-

-Si

+CO2↑

Si

+H2O↑

Si

+2H2O

-

-

-9.下列物质：①氢氟酸；②浓硫酸；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥浓硝酸，其中在一定条件下能与SiO2反应的有

(

) A.①②⑥

B.全部

C.②③⑥

D.①③④⑤

10.15 g SiO2和足量的碳在高温下发生反应SiO2+2CSi+2CO↑。下列叙述正确的是

A.氧化剂和还原剂的质量比为1∶2 (

) B.SiO2是还原剂

C.反应中有6 g碳被氧化

D.反应中生成了28 g CO