第三单元　含硅矿物与信息材料名师教学设计2

专题3 从矿物到基础材料

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存在形式，了解硅及其化合物的性质与应用。

2．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。

3．以自然界存在的硅酸盐到单质硅的制备为线索，认识自然界中形形色色的硅酸盐。

学习重点

会用氧化物的形式表示复杂硅酸盐的组成。

学习难点

硅及其重要化物二氧化硅的性质及其应用。

学习探究

一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品

1．硅酸盐

(1)表示方法——氧化物法

俗名

氧化物

表示法

(2)硅酸钠

①性质

a．可溶于水，其水溶液称“

”。

b．水溶液可与盐酸、CO2反应产生沉淀。

②用途

Na2SiO3溶液在建筑行业常用做

，经Na2SiO3溶液浸泡过的木材、纺织品等既耐

又不易

。

2．硅酸盐产品

硅酸盐产品

水泥

玻璃

陶瓷

【注意】

(1)硅酸是一种比H2CO3还弱的酸，且难溶于水。

(2)普通玻璃的成分为Na2SiO3、CaSiO3、SiO2可写成Na2O·CaO·6SiO2。

(3)玻璃是混合物，没有固定熔点，加热时在一定温度范围内软化。

原料

黏土

主要设备

锆石

ZrO2·SiO2

红柱石

Al2O3·SiO2

钙铝石榴子石

镁橄榄石

(4)分子筛的成分是铝硅酸盐。

3．新型陶瓷的性能及用途

品种

高温结

构陶瓷

压电陶瓷

主要性能

①耐高温；②耐氧化；

③耐磨蚀

能实现机械能与电能的相互

转化

①优异的光学性能；②耐高温；③绝缘性好

超导性

主要用途

耐高温材料，洲际导弹的端头，火箭发动机的尾管及燃烧室，汽车发动机，喷气发动机

电波滤波器、通话器、声纳探伤器、点火器

透明陶瓷

超导陶瓷

二、二氧化硅

1．存在

制高压钠灯的灯管，防弹“玻璃”

超导材料

沙石、石英、水晶、硅藻土等都是天然存在的二氧化硅。

2．物理性质

熔沸点

、硬度

，

溶于水。

3．化学性质

(1)常温下性质

活泼，不与水、酸(HF除外)反应。

(2)是一种酸性氧化物

与NaOHSiO2―

―→

。

与CaOSiO2―

―→

。

(3)特性：SiO2能与HF反应，化学方程式为

。

4．用途：用于制

、光学镜片、

。

5．SiO2和CO2的比较

熔、沸点

不

同

点

相

同

点

状态

与水反应

与酸反应

与碱性氧

化物反应

与碱反应

SiO2

CO2

与某些盐

反应

与碳反应

三、硅单质

1．物理性质

硅晶体的熔点和沸点都

，硬度

，导电性介于

和

之间，是一种

材料。

2．化学性质

(1)常温下，单质硅比较

，与O2、Cl2、硝酸、硫酸等都

发生反应。

与O2反应与Cl2反应(2)加热时―

―→

，―

―→

。

3．工业制法

CCl2H2SiO2――→Si(粗)――→SiCl4――→Si(纯) 高温高温高温反应的化学方程式依次为

，

，

。

4. 硅及其化合物的转化

发生反应的化学方程式：

① ；

② ；

③ ；

④ ；

⑤ 。

5. 用途：硅用作

材料，制造集成电路。

学习小结

1．硅酸盐的化学式常用氧化物形式表示。

2．水玻璃是硅酸钠的水溶液。水泥、陶瓷、玻璃为硅酸盐产品。

高温3．SiO2熔点高硬度大，是一种酸性氧化物，SiO2＋CaO=====

CaSiO3，SiO2＋2NaOH === Na2SiO3 ＋

H2O。SiO2可用于制造硅单质及光导纤维。

4．硅晶体的熔、沸点高，硬度大，常温下比较稳定，与O2、Cl2、HNO3、H2SO4等很难发生反应，硅晶体可用作半导体材料。

高温高温高温5．工业制备高纯硅的主要反应有SiO2＋2C=====Si＋2CO↑，Si＋2ClSiCl2=====SiCl4，4＋2H2=====Si

＋4HCl。

当堂检测

1．昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为(

) A．CaO·MgO·SiO2·H2O

B．2CaO·5MgO·8SiO2·H2O C．2CaO·MgO·SiO2·2H2O

D．5CaO·2MgO·8SiO2·H2O 2．下列说法正确的是(

) A．制取水泥和玻璃的原料中均有纯碱

B．普通玻璃是电的绝缘体，这种透明的固体物质是混合物，无固定的熔点

C．普通玻璃俗称水玻璃

D．硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅

3. 下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是(

) 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

4. SiO2是一种酸性氧化物，下列反应的化学方程式中不正确的是(

) A．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 高温B．SiO2＋CaO=====CaSiO3

C．SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O D．SiO2＋4HCl===SiCl4＋2H2O

参考答案

学习探究

一、

1. (1)3CaO·Al2O3·3SiO2

2MgO·SiO2 (2)①a．水玻璃

②黏合剂

腐蚀

着火

2. 硅酸盐产品

水泥

玻璃

陶瓷

二、

2. 很高

很大

不

3. (1)不

高温(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

SiO2＋CaO=====

CaSiO3

(3)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 4. 光导纤维

石英坩埚

5.

熔、沸点

不

同

点

状态

与水反应

与酸反应

与碱性氧

化物反应

相

同

点

与碱反应

与某些盐

反应

无色晶体

不反应

只与氢氟酸反应

高温CaO＋SiO2=====

CaSiO3

SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 气态

CO2＋H2OH2CO3

SiO2

高

CO2

低

原料

黏土、石灰石

石灰石、纯碱、石英

黏土

主要设备

水泥回转窑

玻璃熔炉

不反应

CO2＋CaO===CaCO3

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O 高温CO2＋H2O+Na2CO3===2NaHCO3

SiO2＋Na2CO3=====

NaSiO＋CO↑

232

CO2＋H2O＋Na2SiO3===H2SiO3↓高温SiO2＋CaCO3=====＋Na2CO3

CaSiO3＋CO2↑

高温SiO2＋2C=====

Si＋2CO↑

△CO2＋C=====2CO 与碳反应

三、

1. 很高

很大

导体

绝缘体

半导体

△高温2. (1)稳定

很难

(2)Si＋O2=====SiO2

Si＋2Cl2=====SiCl4

高温高温高温3. SiO2＋2C=====Si＋2CO↑

Si＋2Cl=====SiClSiCl＋2H=====Si＋4HCl 2

4

42

△4. ①Si＋O2=====SiO2 ②SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

△③CO2＋H2O＋Na2SiO3===Na2CO3＋H2SiO3↓

④H2SiO3=====SiO2＋H2O 高温⑤SiO2＋2C=====

Si＋2CO↑

5. 半导体

当堂检测

1. 【解析】根据昆仑玉的化学式，将Ca、Mg、Si、H分别写成氧化物的形式，按活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→SiO2→H2O的顺序排列，再调整各氧化物前的计量数并使其与昆仑玉化学式中一致，可得昆仑玉氧化物表示形式为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O。

【答案】B 2. 【解析】制取玻璃的原料中有纯碱，而制取水泥的原料中没有纯碱，A不正确；普通玻璃的组成一般为Na2O·CaO·6SiO2，玻璃属于混合物，没有固定的熔点，B正确；普通玻璃和水玻璃的成分不同，水玻璃不是普通玻璃的俗名，C不正确；制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石，石灰石中不含有硅，D不正确。

【答案】B

3. 【解析】虽然SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2却不能溶于水生成H2SiO3，而CO2可溶于水生成H2CO3，B错误；SiO2与CO2都是酸酐，都是酸性氧化物，A正确，C错误；CO2是由CO2分子构成的，而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的，SiO2中不存在分子，D错误。

【答案】A

4. 【解析】SiO2是一种酸性氧化物，可以和碱、碱性氧化物反应，也可以和氢氟酸反应，但不能与盐酸反应，D项不正确。

【答案】D