归纳与整理教学设计第二课时

无机非金属材料的主角—硅

第二课时 硅酸盐和硅

辛集市第五中学 李凤娥

【教学目标】

1.知识目标：

1.了解硅酸盐的重要用途及组成。

2.了解硅的重要用途，了解硅单质的物理性质.

3.掌握单质硅和Na2SiO3的化学性质。

2.能力目标： 1.使学生进一步了解和运用元素周期律知识学习同族元素及其化合物性质方法，培养学生的思考、判断能力。

2.采用对比的方法，联系碳、二氧化碳大等学生已有的知识、经验来介绍硅、二氧化硅等新知识。

3.运用日常生活中事例进行教学，增强教学的直观性。

3.情感目标：

1.认识硅及其化合物的广泛哟鸥鸟国土，体会化学的创造性与实用性，并关注化学有关的实际问题。

2.利用实物、模型及学生自己手机的有关实物或照片，激发学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感。

3.通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度。

【教学重点】硅酸盐的性质及重要用途，硅的用途。

【教学难点】硅的用途，硅酸盐的多样性。

【回顾复习】

1.唯一能与SiO2发生反应的酸是 HF ，

其发生的反应 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O ， SiO2+6HF→H2SiF6＋2H2O 2.SiO2与焦炭反应 2 C + SiO2 ==高温== 2 CO↑ + Si 3.SiO2与碱性氧化物CaO反应 CaO+SiO2==CaSiO3 4.SiO2与强碱NaOH反应 SiO2

＋ 2NaOH = Na2SiO3

＋ H2O

【学习内容】：

一、硅单质

1、与碳相似，单质硅有晶体和无定形两种。

晶体硅的结构类似于金刚石，是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度高、有脆性，在常温下化学性质不活泼。

2、

单质硅的化学性质：

1）、常温下，硅的化学性质不活泼。除氟气，氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质反应：

与HF反应：Si + 4HF = SiF4

↑ + 2H2

↑

与F2反应： Si + 2F2 = SiF4

↑

与强碱反应：Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3+H2↑，

2）、加热的条件下，硅能与一些非金属反应：

Si+O2=SiO2 Si+2Cl2=SiCl4 Si+C=SiC 3、硅的用途：

1）硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料。

例如：太阳能电池板

光电池目前的应用范围: 计算器、人造卫星、火星探测器、太阳能动力车、登月车

2）晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料

例如，电脑的中央处理器（CPU），大规模集成电路，移动电话，笔记本电脑

4、硅

的

制

取

硅是从它的氧化物中提取出来的，主要的化学反应如下：

高温

1）、粗硅的制取：SiO2 + 2C == Si + 2CO↑

(石英砂） （粗硅）

2）、粗硅转变为纯硅（常用方法）：

Si（粗）+ 2Cl2 ======= SiCl4

SiCl4 + 2H2 ====== Si（纯） + 4HCl

二、硅酸盐

SiO2与强碱反应与碱性氧化物反应产物都是含有硅、氧和金属的化合物。

1、硅酸盐是由硅 、氧 和金属 组成的化合物的总称。

硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般都

不溶于

水，化学性质很稳定。

(重点)2、硅酸钠(Na2SiO3) 1）、物理性质：

无色晶体，熔点高，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃（呈碱性）

2）、化学性质：

a. 硅酸钠水溶液呈碱性，易吸收空气中CO2而变质

Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3(胶体)+Na2CO3

因此Na2SiO3溶液要密封保存

应用：① Na2SiO3溶液（水玻璃）—黏胶剂等

②制备硅酸

硅酸钠（Na2SiO3）：

[实验4－2]P77

现象

结论

放入蒸馏水

燃烧

放入Na2SiO3饱和溶液

无明火，不燃烧

高温

Na2SiO3不易燃烧，可作防火剂

应用：木材防火剂

3、传统的三大硅酸盐产品

使用量最大的无机非金属材料：陶瓷、水泥、玻璃

陶瓷：

产品成分：复杂，主要是硅酸盐

制造原料：黏土、石英砂

生产条件：高温烧结

水泥：

主要

原料

粘土

石灰石

石膏

玻璃

主要原料

主要

设备

水泥回转窑

主要

成分

3CaO·SiO2

性质

应用

水水泥沙浆

混凝土

钢筋混凝土 2CaO·SiO2 硬性

3CaO·Al2O3

主要设备

主要

成分

Na2SiO3

CaSiO3

玻璃窑中发生

的主要反应

Na2CO3SiO2

高温 Na2SiO3CO2纯

碱

玻璃窑

石灰石

石

英

SiO2 CaCOSiO

高温 CaSiOCO3232

玻璃、水泥、陶瓷生产的共同点：

都在高温下，发生了复杂的物理和化学变化。原料都有含硅元素的物质，产品都含有硅酸盐，且都是混合物

具有特殊功能的含硅的物质

1）、硅与碳的化合物碳化硅(SiC，俗称金刚砂)，具有金刚石结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮的磨料；

2）、含4％硅的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；

3）、人工合成的硅橡胶是目前最好的既耐高温又耐低温的橡胶，在-60～250°C仍能保持良好的弹性，用于制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料等；

4）、人工制造的分子筛（一种具有均匀微孔结构的铝硅酸盐），主要用作吸附剂和催化剂。

课堂总结：

本节课我们了解了硅及硅酸盐的重要用途及组成，我们尤其要掌握Si及Na2SiO3的化学性质。

下面是硅这一节的一个概括：

常温不活泼Si + F2Si + HFSi +NaOHHF三大硅酸盐产品：陶瓷、水泥、玻璃单质硅O2C 高温SiO2强碱硅酸盐强酸H2SiO3加热能与某些非金属单质反应（O2、Cl2）硅可把太阳能转化为电能；半导体材料。硅合金可用来制造变压器铁芯、耐酸设备等。Na2SiO3、CaSiO3二氧化硅是光导纤维的主要原料，光导纤维可用作通讯材料和制造医用内窥镜等粘胶剂，防火剂，制备硅酸

巩固练习

１.水玻璃不具备的用途是 （ ） A.耐酸水泥掺料； B.木材防腐剂；

C.食品添加剂； D.建筑材料黏合剂。

２.下列工业生产，用石灰石作为原料的（ ） ①用海水为原料生产镁，②制硅酸盐水泥，③制普通玻璃，

④冶炼生铁，⑤制漂白粉。

A.①②③④⑤ B.②③④⑤ C.①②③⑤ D.①②③④

3、制造光导纤维的主要原料是（ ）

A.晶体硅 B.二氧化硅 C.石墨 D.硅酸钠

4、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( ) A.烧碱溶液 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸钠溶液

5、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（ ）

A.纯碱溶液 B 盐酸 C 硫酸 D 苛性钠溶液

6、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（ ）

A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚 C.铁坩埚 D.陶瓷坩埚

答案：1.C2.A3.B4.C5.B6.C

板书设计：

一、硅单质

1．物理性质

2．化学性质

3．用途

二、硅酸盐（硅酸钠）

1．物理性质

2．化学性质

3．应用

常温不活泼Si + F2Si + HFSi +NaOHHF三大硅酸盐产品：陶瓷、水泥、玻璃单质硅O2C 高温SiO2强碱硅酸盐强酸H2SiO3加热能与某些非金属单质反应（O2、Cl2）硅可把太阳能转化为电能；半导体材料。硅合金可用来制造变压器铁芯、耐酸设备等。Na2SiO3、CaSiO3二氧化硅是光导纤维的主要原料，光导纤维可用作通讯材料和制造医用内窥镜等粘胶剂，防火剂，制备硅酸