第三单元　含硅矿物与信息材料教学设计一等奖

课题：含硅矿物与信息材料

教学目标：

1.了解硅酸盐的组成和用途。工业生产水泥、玻璃、陶瓷的原料、原理及产品性质。

2.知道二氧化硅的一些性质及硅单质的制备，了解二氧化硅和单晶硅的用途，以及与人类文明发展的密切关系。

3.感受硅酸盐矿物的应用与人类文明的发展的密切关系。了解我国材料科学发展的成就，认识社会及科学技术的发展对新型材料的要求，激发学习化学的热情，提高社会责任感。

4.硅的用途:制备硅的原料丰富易得，价格低，常温下化学性质稳定，所以应用广泛。作半导体材料,制集成电路、晶体管、硅整流器；制造太阳能电池；制造硅合金等。

教学重点：三大硅酸盐材料原料、原理及产品性质

教学难点：二氧化硅的性质

教学过程：

【新课引入】通过图片引入

【知识简介】硅在地壳中的含量排第______位，硅元素在地壳中的存在形式：________________________、___________________________ 三大硅酸盐产品：_______________________________________（由学生填空）

【图片展示】展示水泥、陶瓷、玻璃的图片，介绍三大硅酸盐产品及其用途

【引导对比】通过PPT对比展示水泥、陶瓷、玻璃在原料、原理、成分

（以下是讲述和引导内容）

一、硅酸盐产品

1、水泥：水泥以黏土和石灰石为主要原料，经研磨，混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，并研磨成细粉就得到普通水泥。解放前，我国的水泥生产量很小，解放后，水泥工业有了迅速的发展。1985年，我国的水泥产量跃居世界第一位。1998年，产量约占世界总产量的37.5%。并且，我国的水泥制品工业发展也很迅猛，各种水泥制品被广泛使用，以代替钢材和木材。

①原料：主料____________________辅料______________，

②设备：______________，

③成分：硅酸三钙（3CaO·SiO2）；硅酸二钙（2CaO·SiO2）；铝酸三钙（3CaO·Al2O3）

2、陶瓷：

【提问】同学们请看这句英文：To China for china ,China with china, dinner with china．是什么意思呢？

【提示】在英语中，China是中国，而china是瓷器的意思，将中国称为“China”是说中国是瓷器之都。

原料：__________________，设备

3、玻璃：

原料：____________________________________，

设备：____________

______，

【过渡】很多节目都有主持人在现场与全国各地的观众进行交流的场景，那么，声音和图像信号是如何同步及时传输到各地的呢？又是使用了什么材料呢？

【探究】

图像信号、声音信号必须依靠光缆及时传递，让我们尽管身处不同的地方，却都能同步收看。制光缆的主要原料是二氧化硅。

二、二氧化硅

1．存在形式：沙子、石英、水晶、硅藻土

2.物理性质:纯净的二氧化硅为 ，不溶于水，熔点高、硬度大。

3．化学性质

SiO2属于 氧化物，可与碱性氧化物、碱反应，还可与氢氟酸反应。

【归纳】SiO2性质不活泼，不与水、酸（氢氟酸除外）反应，耐高温、耐腐蚀。但可与碱性氧化物和强碱溶液反应。

【设疑】盛放氢氧化钠溶液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞，你知道是什么原因吗？

【强调】氢氧化钠与玻璃中二氧化硅反应，生成硅酸钠，具有粘性，容易把瓶子和塞子粘住，不容易打开。

4. 二氧化硅的用途：制造光学仪器、光导纤维、石英钟、工艺品、玻璃、石英坩埚等。

【科技资讯】光导纤维，简称“光纤”，就是一种能利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的玻璃细丝。光纤通信发展很快，全世界总量超过1亿公里。我国在这方面起步并不算晚，1995年一年铺设了130万公里，全国已形成八横八纵的干线网。中日海底光缆已经开通，中美海底光缆工程也已经启动。1992年美国曾提出一项关于通信方面的计划，这就是“信息高速公路”计划，而光纤、光缆是信息高速公路的基石。

［联想质疑］你能在沙子与计算机之间、沙子与计算机光通信之间建立起某种联系吗？（提示：沙子的主要成分是SiO2）

［归纳总结］沙子→硅→芯片→计算机

三、硅

1．硅的制备

制粗硅： 【过渡】这样制得的硅仍含有杂质，纯度不高，仍然不能满足工业生产的需要，所以要把粗硅提纯。

【深化探究】硅提纯： 2．硅的物理性质

色、有金属光泽、硬而脆的固体。熔沸点 ，难溶于水。

硅晶体的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的 材料。

3．硅的化学性质

（1）常温下，性质稳定，与氧气、氯气、硝硫酸等都很难反应

（2）加热高温条件下，与氧气、氯气等反应。

Si + O2

高温

Si + 2Cl2

高温

Si + 4HF === 【课堂总结】

略

课堂知识延伸：硅单质及其化合物的特殊性

1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si。

2．非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液

作用放出H2。化学方程式为：Si＋2NaOH＋H2O===

Na2SiO3＋2H2↑。

3．非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作

用，方程式为Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。

4．SiO2是酸性氧化物，但它不溶于水，不能直接与水作用

制备H2SiO3。制备H2SiO3时可以利用以下原理：SiO2＋

2NaOH===Na2SiO3＋H2O，2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓

＋2NaCl。

5．酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用。

6．无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。

7．非金属单质一般为非导体，但Si是半导体。

【例题】

在①浓硝酸

②水

③浓硫酸

④氢氟酸

⑤氢氧化钾溶液中，能与单质硅起化学反应的是

(

)。

A．①②

B．②④

C．④⑤

D．③④

【练习】

1.下列物质中，主要成分不是硅酸盐的是（

）

A.陶瓷

B.大理石

C.玻璃

D.水泥 2.光导纤维的主要成分是（

）

A.

Si

B. SiO2

C. SiC

D. Na2SiO3

3.水玻璃长期暴露在空气中会变质，这是因为水玻璃与空气中

的二氧化碳接触，生成了乳白色的凝胶状沉淀（H2SiO3）和碳

酸钠的缘故，试写出相应的化学方程式。