第三单元　含硅矿物与信息材料设计意图

第三单元

含硅矿物与信息材料

★教学目标 知识技能：

1．了解硅、二氧化硅、硅酸、硅酸盐的存在与性质，认识硅及其化合物在生活实际中的重要应用。

2．

要求学生查阅资料，学会通过查阅资料来获取知识的学习方法,培养对新旧知识进行归纳比较的逻辑思维能力，培养自主学习和创新能力

过程方法：

1．通过对自然界中存在的含硅化合物的学习，使学生了解硅元素在自然界的存在形式及硅酸盐的结构复杂性。

2．通过探究性实验掌握硅酸钠的有关知识；学会将硅酸盐的化学式书写氧化物的形式的方法和技巧。

3．通过对硅酸盐工业产品的了解，使学生了解到硅酸盐矿物的应用与人类文明的发展的密切关系。

4．利用图片、模型、表格、视频、实物、实验及多媒体教学手段等，增强直观性和形象性。

情感态度与价值观：

1．

从传统材料到信息材料的学习，激发学生学习兴趣，增强学生研究、探索、发现新材料的意识；体会“化学――人类进步的关键”这句话的思想内涵，增强学生学习化学的兴趣。

2．了解我国材料科学发展的成就、社会及科学技术的发展对新型材料的要求，激发学生爱国主义热情，提高社会责任感。

★

教学重点

硅酸钠 、单质硅

、二氧化硅的性质；硅酸盐的氧化物形式的书写

★

教学难点

单质硅和二氧化硅的结构

★

教学课时

第一课时：硅酸盐矿物、传统材料与信息材料的介绍。

第二课时：单质硅、二氧化硅的结构和性质及它们的用途。

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教学方法探究式教学，多媒体教学法。

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教学过程

3.3.1 硅酸盐矿物与硅酸盐产品

导入新课

：

在日常生活中，我们经常接触到玻璃、水泥、及陶瓷。同学们知道这些硅酸盐是用什么原料生产的吗？那这节课我们就来研究硅酸盐有关的知识。

提出问题

：

（1）硅元素在地壳中的含量怎样？

（2）硅元素在自然界主要有哪些存在形式？

解析：（1）地壳中硅元素的含量仅次于氧，约占总质量的四分之一。

（2）硅元素在自然界中主要是以硅酸盐和二氧化硅的形式存在。地壳质量的92％是硅酸盐和二氧化硅。

过渡：硅元素在自然界中广泛存在，主要是硅酸盐和二氧化硅的形式，下面我们先来了解硅

酸盐的有关知识。

（多媒体展示）

自然界中的一些硅酸盐的图片及其化学式：

结论：硅酸盐的结构复杂

一、常见的硅酸盐

硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐。

硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式来表示组成。其改写的规律：①各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变。②顺序按先金属后非金属,金属元素中按金属活动顺序表依次排列，中间用“

·

”间隔。③注意改写后应与原来化学式中的原子个数比不变。

如：滑石Mg3(Si4O10)(OH)2

可表示为3MgO·4SiO2·H2O 硅酸盐组成复杂，一般用氧化物的形式表示它们的组成：

（学生活动）锆石：ZrO2·SiO2

红柱石：Al2O3·SiO2

钙铝石榴子石：3CaO·Al2O3·3SiO2

镁橄榄石：2MgO·SiO2

过渡：在硅酸盐中，硅酸钠是极少数溶于水中的一种，用途广泛，下面我们先来学习它的有关知识. 硅酸钠：Na2SiO3固体俗称泡花碱Na2SiO3

能溶于水，其水溶液俗称“水玻璃”，是工业使用的一种黏合剂，耐火、耐腐蚀。

探究①

加水溶解，并检验其溶液酸碱性；

（学生活动）（硅酸钠水溶液呈碱性）

②向溶液中通二氧化碳或滴加稀盐酸观察现象；

（学生活动）（向溶液通二氧化碳有白色沉淀生成，滴加稀盐酸也有白色沉淀生成）

Na2SiO3 + 2H2O + CO2 == H4SiO4↓+Na2CO3

Na2SiO3 + 2HCl + H2O == H4SiO4↓+ 2NaCl(制取Na2SiO3) ③再向②中滴加氢氧化钠溶液观察现象。

（学生活动）(白色沉淀溶解) H4SiO4 + 2NaOH == Na2SiO3 + 3H2O 深化理解：实验室保存Na2SiO3溶液的方法

因为硅酸的酸性比碳酸还弱，所以空气中的CO2可以和Na2SiO3水溶液发生如下反应Na2SiO3

+ H2O + CO2

== H2SiO3↓+Na2CO3从而使硅酸钠变质，因此保存硅酸钠要密封保存。同时，又由于硅酸钠为矿物胶，有较强的粘性，也不能用磨口的玻璃瓶和玻璃塞，以免瓶口粘结。

过渡：在丰富的硅酸盐中，除硅酸钠外，其它的在工农业生产中的作用如何？下面我们来了解传统的硅酸盐产品的有关知识。

水泥

：

（学生活动）生产原料：有黏士（主要成分为硅酸盐），石灰石。

设备：水泥回转窑（高温煅烧）。

石膏：调节水泥的硬化速率。

产品主要成分：2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3 [拓展视野]水泥的标号：325、425、525、625，水泥的标号越大其抗压强度越大。

玻璃：是一种混合物

（学生活动）玻璃生产的原料：石英、纯碱、石灰石

设备：玻璃熔炉（高温熔融）

主要反应：

SiO2 + Na2CO3

高温

Na2SiO3 + CO2↑,SiO2 + CaCO3

高温

CaSiO3 + CO2↑. 成份：Na2O·CaO·6SiO2

种类：钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃。

分子筛：利用硅酸盐内部结构的空隙，可用于分离、提纯气体或液体混合物；还可以作干燥剂、离子交换剂、催化剂、催化剂载体、净化水、净化空气、防毒器械、食品保鲜、电子产品处理、石油化工等方面。

[拓展视野]几种玻璃的特性和用途

种

类

普通玻璃

石英玻璃

特

性

在较高温度下易软化

膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光

透光性能好，有折光和色散性

耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀

耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂

用

途

窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等

化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等

眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸透镜等光学仪器

太空飞行员的衣服、玻璃钢等

运动器材；微波通讯器材；汽车、火车窗玻璃等

光学玻璃

玻璃纤维

钢化玻璃

瓷器: 主要原料

：黏土、石英沙

板书设计： 第一课时

硅酸盐矿物与硅酸盐产品

一、硅酸盐矿物、硅酸盐产品（传统材料）

1.硅酸盐的结构：

（1）硅酸盐的结构复杂，常用氧化物的形式表示比较方便。硅酸盐结构稳定，在自然界中稳定存在。

（2）氧化物形式书写的规律：

①各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变。

②顺序按先金属后非金属,金属元素中按金属活动顺序表依次排列，中间用“•”间隔。

③注意改写后应与原来化学式中的原子个数比不变。

2．Na2SiO3的性质：Na2SiO3易溶于水，水溶液俗称“水玻璃”

化学性质：（1）水溶液呈碱性（用PH试纸测），通CO2有白色沉淀：Na2SiO3

+ CO2

+2 H2O 2－2== Na2CO3

+ H4SiO4↓（原硅酸，白色胶状沉淀），离子方程式：SiO3

＋ CO2

+2 H2O ＝＝ CO3－

＋ H4SiO4↓。

原硅酸不稳定，易失水成硅酸：H4SiO4 == H2SiO3 + H2O（硅酸在方程式中可代替原硅酸书写。）

硅酸受热分解：H2SiO3

△

H2O + SiO2

，

原硅酸和硅酸都是难溶于水的弱酸，酸性：H2CO3强于H4SiO4或H2SiO3。

(2)硅酸钠溶液中滴加稀盐酸有白色沉淀：

Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓，

2－+离子方程式：SiO3

＋ 2H == H2SiO3↓. (3)硅酸和氢氧化钠反应：H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O. 离子方程式：H2SiO3

＋ 2OH

＝＝SiO3

＋2H2O 。

3.

硅酸盐产品（传统材料）

水泥

普通玻璃 制玻璃的主要反应：

SiO2 + Na2CO3

高温

－2－

Na2SiO3 + CO2↑,SiO2 + CaCO3

高温

CaSiO3 + CO2↑. 陶瓷