第三单元　含硅矿物与信息材料ppt配套教案和课堂实录

教学内容

硅及其化合物

1．使学生了解硅的两种重要化合物——二氧化硅及硅酸的主要性质；

教学目标

2．引导学生对比学习硅的化合物（二氧化硅及硅酸）与碳的化合物（二氧化碳及碳酸），培养学生联系、对比、归纳总结的学习方法；

1.二氧化硅的性质

重点难点

2.硅酸的性质

教

学

过

程

知识回顾

1、三氧化二铝有什么化学性质，为什么说它是两性氧化物？

2、氢氧化铝与氢氧化钠怎么反应，写出反应的方程式。

3、怎样鉴别亚铁离子和铁离子？

主干知识梳理

一、

硅

1、物理性质: 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。晶体硅的熔沸点很高，硬度也很大。是良好的半导体材料。

2、化学性质: 硅的还原性：

与氟气反应: Si+2F2=SiF4 与氢氟酸反应: Si+4HF=SiF4↑+2H2O

与强碱溶液反应: Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑

与氯气反应加热_: Si+2Cl2△SiCl4

与氧气反应加热: Si+O2△SiO2 2 、

制 法： 高温 SiO2+2C===Si+2CO↑ (含杂质的粗硅）

高温 Si+2Cl2==SiCl4 高温

SiCl4

+2H2==Si+4HCl↑

这样就可得到纯度较高的多 晶硅。

Si与C的比较

有机世界的主角——碳

无机世界的主角——硅

1

存在

地壳中含量仅为0.027%，主要形成石灰石和碳酸盐等矿物。然而其有机化合物目前已超过1000万种。而不含碳的化合物只有10来万种，所以称之为有机世界的主角。

地壳中含量居第二，自然界中只有化合态的硅，其氧化物及碳酸盐占地壳质量的90%以上，可以说我们看到和踩着的每寸土地都有硅元素，是无机世界的主角。

原

子

结构

2 4 +6 +14 2 8 4 晶碳的单质有金刚石、石墨、和，结构与金刚石类似

体

其结构各不相同

结构

物理

性质

金刚石的熔点、沸点高，坚硬，晶体硅：金属光泽，灰黑色固体，熔点和沸点不溶于水，是绝缘体，石墨是高，其导电性介于导体体之间和非导体之间，电的良导体。（熔点

金刚石

是良好的半导体。

＞硅）

Si+O2△SiO2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑

Si+2F2=SiF4

Si+4HF=SiF4↑+2H2O 化C+O2高温CO2 学

C+CO2高温CO 性C+CuO△CO+Cu 质

二、二氧化硅

1物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。纯净的SiO2晶体无色透明的固体。

2化学性质：

①酸性氧化物

a、在常温下与强碱反应，生成盐和水。例如：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O b、在高温下与碱性氧化物反应生成盐。例如：SiO2+CaO高温CaSiO3

②弱氧化性：高温下被焦炭还原SiO2+2C△Si+2CO↑

SiO2+3C△SiC+2CO↑（焦炭过量）

③特殊反应：

a、与HF反应

：4HF+ SiO2= SiF4↑+2H2O 氢氟酸是唯一可以与的SiO2反应的酸。

b、与Na2CO3

和CaCO3反应：

Na2CO3+SiO2高温Na2SiO3+CO2↑

CaCO3+SiO2高温CaSiO3+CO2↑

SiO2与CO2的比较

类别

二氧化碳

酸性氧化物

2 二氧化硅

酸性氧化物

存在

化学式的意义

物理性质

与水反应

与酸反应

与盐反应

与碱反应

与CaO反应

转化

用途

空气

可表示CO2分子的组成

气体，熔、沸点低，可溶于水，比空气重，不支持燃烧，不支持呼吸

CO2+H2O=H2CO3

不反应

CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2+CaO高温CaCO3

存在于岩石、沙子、硅石、石英、水晶、硅藻土中

不能表示SiO2的分子组成，仅表示SiO2中硅原子和氧原子个数之比为1：2 坚硬，不溶于水，熔、沸点高

不反应

除HF外不反应

4HF+ SiO2= SiF4↑+2H2O SiO2+Na2CO3△CO2↑+Na2SiO3

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2+CaO高温CaSiO3

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

H4SiO4===== SiO2+2 H2O 饮料、制碱，做干粉灭火器

光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表部件、电子元件等

SiO2是由Si原子和O原子以原子个数比为2∶1组成的空间立体网状晶体。SiO2晶体与金刚石结构相似，具有高硬度、高熔沸点特征。（说明：SiO2晶体结构：不存在单个的SiO2分子，是由Si原子和O原子以2：1组成的空间立体网状晶体。每个Si原子与4个O原子相连，每个O原子与两个Si原子相连。不考虑O原子的存在，SiO2晶体与金刚石和晶体硅结构是相似的。换句话说，SiO2晶体相当于在晶体硅的每个Si—Si之间插入一个O原子。SiO2的结构与CO2差别很大，CO2以单个的分子形式存在，结构式为O=C=O，为线形分子结构。）

三、硅酸

1、物理性质：白色晶体，不溶于水，不能使指示剂褪色，是一种白色粉末状的固体。

2、化学性质：酸性小于碳酸。Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3

↓

H2SiO3可用Na2SiO3碳酸、硫酸等酸性较强的酸来制取。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。对硅酸加热，其可以分解生成SiO2

H2SiO3

△

H2O +SiO2

四、硅酸盐

1、定义：由硅、氧和金属组成化合物的总称。

3

2、硅酸盐组成的表示方法

盐化学式法

如：硅酸钠Na2SiO3、硅酸钙CaSiO3等。此法一般用于组成比较简单的硅酸盐。

氧化法

(1)金属元素氧化物写在前，再写二氧化硅，最后写水。

(2)氧化物之间用“·”隔开。

高岭石Al2O3•2SiO2·2H2O

石棉CaO•3MgO•4SiO2

典型例题

1、目前，科学家拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把足球型的C60分子融进Si60的分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列说法正确的是

（

）

A．它是由两种单质组成的混合物

B．它是一种硅酸盐

C．它是一种新型化合物 D．它是一种高聚物

2、在SiO2+3CSiC+2CO↑反应中，氧化剂和还原剂的质量比为

（

）

A．36∶30

B．60∶36

C．2∶1

D．1∶2 3、二氧化硅是酸酐的原因是

（

）

A．它溶于水得相应的酸

B．它对应的水化物是可溶性强酸

C．它与强碱溶液反应只生成盐和水

D．它是非金属氧化物

4、下列说法正确的是

（

）

A．SiO2溶于水显酸性

B．CO2通入水玻璃可得硅酸

C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸

D．SiO2晶体中不存在单个SiO2分子

5、不用任何试剂就可以将①Na2SiO3

②Na2SO4

③CuCl2

④KCl ⑤Ba(NO3)2五种溶液鉴别出来的顺序是

（

）

A．③④⑤①②

B．③①⑤②④

C．①③④②⑤

D．③②①④⑤

6、将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为

(

)

4

课堂练习

1．下列说法正确的是

（

）

A．SiO2溶于水显酸性

B．CO2通入水玻璃可得硅酸

C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸

D．SiO2晶体中不存在单个SiO2分子

2．下列物质晶体中，不存在分子的是

（

）

A．二氧化硅

B氧化硫

C二氧化碳

D．二硫化碳

3．光纤通讯是光作为信息的载体，让光在光导纤维中传输，制造光导纤维的基本原料是（

）

A．铜

B．钢

C．石英

D．铝

4．下列关于二氧化硅的说法中，错误的是

（

）

A．二氧化硅也叫硅酐

B．二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成

C．不能用二氧化硅跟水直接作用制取硅酸

D．二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，所以它是两性氧化物

5．纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余的固体物质质量为原试样质量一半时，碳酸氢钙的分解率是

（

）

A．50％

B．75％

C．92.7％

D．100％

6．下列变化中，不可能通过一步反应实现的是

（

）

5

A．SiO2→Na2SiO3

B．SiO2→H2SiO3

C．CuSO4→CuCl2

D．Cu(OH)2→Cu 7．现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末，只用一种试剂就可以将它们鉴别开，该试剂是

（

）

A．纯水

B．盐酸

C．硝酸银溶液

D．碳酸钠溶液

8．下列离子在水溶液中能大量共存的是

（

）

A．H+、K+、HCO3-、Ca2+

B．OH-、Na+、Mg2+、HCO3-

C．Na+、H+、Cl-、NO3-

D．Na+、SiO32-、H+、Cl- 9．NaOH、KOH等碱性溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中

A．具有玻璃塞的细口瓶

C．带滴管的滴瓶

B．具有玻璃塞的广口瓶

D．具有橡胶塞的细口瓶

（

）

10下列说法不正确的是 （

）

A 硅酸是一种弱酸 B 原硅酸失水生成硅酸，它们都是白色不溶物

C 硅酸可由二氧化硅溶于水制得

D 大多数硅酸盐不溶于水

（

）

11、能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是

淀

A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水 B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀

C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2

D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉12下列有关硅酸和原硅酸的叙述中，错误的是 （

）

A 硅酸和原硅酸分子中硅元素的化合价都是+4价

B 1molH2SiO4失去1molH2O后得到lmolH2SiO3 C 硅酸和原硅酸都易溶于水

D 硅酸和原硅酸都不稳定且易挥发

13、CO2通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是 （ ）

A、CaCl2溶液 B、石灰水 C、Ba(OH)2溶液 D、水玻璃

14、下列不是水玻璃用途的是

（

）

A．肥皂填料

B．木材防火剂

C．纸板黏胶剂

D．建筑装饰材料

（

）

C．光导纤维

D．陶瓷

15．下列不属于传统硅酸盐产品的是

A．玻璃

B．水泥

6

16、能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是

A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水

（

）

B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀

C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2

D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀 17.氢氧化铝、碳酸氢钠都能同胃酸反应，曾用来治疗胃酸过多。三硅酸镁（2MgO·3SiO2·

nH2O) 和氢氧化铝一样，在治疗时作用更持久。试写出三硅酸镁同胃酸的主要成分作用的离子方程式： ：

18、石棉是一类建筑材料，主要成分为硅酸盐，有毒，化学式是Na2Fe5Si8O22(OH)2

(1)该石棉中与5个铁原子形成氧化物的氧原子数是 个。

（2）化学式中铁元素的化合价为 。

（3）这种石棉的化学式改写成氧化物的形式为 。

（4）该石棉与酸或碱反应时可以看作各氧化物分别与酸，碱反应，则该石棉与足量的稀硝酸反应后过滤，滤渣主要是 。

下列离子方程式正确的是

（

）

课后作业

A．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2+

+2OH +CO2 ===CaCO3↓+H2O B．碳酸钠溶液中加入二氧化硅：CO32 +SiO2==SiO32 +CO2↑

C．二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2 +2OH === SiO32+H2O↑

D．硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3

+2OH === SiO32+2H2O 2、下列说法正确的是： （ ）

A、二氧化硅既不溶于水也不溶于任何酸 B、二氧化硅通入水玻璃中可以得到原硅酸

C、二氧化硅通入饱和氯化钙溶液中能生成白色沉淀

D、二氧化硅是制造玻璃的主要原料，它不能与氢氧化钠溶液反应

3、将100gCaCO3与一定量SiO2在高温下充分反应，产生的气体在标准状况下的体积为 （ ）

A.22.4m3 B.22.4L C.11.2L D.2.24L

7

3、10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是

（

）

A．KHCO3和MgCO3

C．K2CO3和SiO2

B．SiO2和MgCO3

D．无法确定

高温4、工业上制取金刚砂的化学反应方程式如下：SiO23CSiC2CO。在这个氧化还原反应中，氧化剂和还原剂物质的量之比为

（

）

A．1：2

B．2：1

C．5：3

D．3：5 5、下列离子方程式不正确是

（

）

A．石英与烧碱溶液反应SiO22OH 2SiO3H2O

B．向澄清的石灰水中通入过量的CO2

CO2OH HCO3

2

CaCO32H2OCO3C．向小苏打溶液中加入过量的石灰水

2HCO3Ca22OHD．向水玻璃中加入过量盐酸

2HSiO32H2O H4SiO4

6、下列说法摘自某科普杂志，你认为无科学性错误的是

（

）

A．铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可能用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒

B．一氧化碳有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆清水，这样可有效地吸收一氧化碳，防止煤气中毒

C．“汽水”浇灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用

D．硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”

7、将26g含SiO2和CaCO3固体在高温下加热至质量不再改变，冷却后称重为17.2g。求：

（1）

生成的二氧化碳气体在标准状况下的体积是多少升？

（2）

原混合物中含有二氧化硅的质量是多少克？

8

本节课知识传授完成情况：完全能接受□

部分能接受□

不能接受□

学生的接受程度：

很积极□

比较积极□

一般□

不积极□

学生上次的作业完成情况：数量

%

完成质量：优□

良□

中□

课后小结

下节课的教学内容：

核查时间

教研组长核查

教学主任核查

9