第三单元　含硅矿物与信息材料教学设计和教学实录

硅酸

硅酸盐

教学设计

一、学习目标

1.

通过自主梳理+练习掌握硅酸、硅酸盐的相关性质

2.

通过课本阅读+调研梳理掌握硅酸盐产品及硅酸盐组成的表示方法、了解新型无机非金属材料。

二、教学重难点

硅酸、硅酸盐的性质及用途

三、教学设计

【提问】如何用SiO2为原料制取H2SiO3？

SiO2+NaOH==Na2SiO3+H2O Na2SiO3+2HCl==H2SiO3+2NaCl 【自主梳理】P.84 知识梳理 一、硅酸和硅酸盐

【强调+板书】

1.硅酸（H2SiO3）：不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色。

①硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3=====SiO2＋H2O。

②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为

H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。

③硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常作干燥剂；也可用作催化剂的载体。

2.硅酸钠(Na2SiO3) ①白色、可溶于水的粉末状固体，俗称泡花碱，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。

②它能与酸性比硅酸强的酸反应：

与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。

与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。

△

二、硅酸盐及无机非金属材料

1．硅酸盐

(1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。

(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2O·SiO2，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。

2．无机非金属材料

(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。

①常见硅酸盐材料比较

陶瓷[来

水泥

玻璃

源:Z。xx。k.Com]

生产原料

石灰石、黏土

纯碱、石灰石、石英

黏土

主要设备

水泥回转窑

玻璃熔窑

陶瓷窑

高温②玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋高温SiO2=====CaSiO3＋CO2↑。

(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。

③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。

精讲题：

3、水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程：

下列说法正确的是(

) A．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值

B．操作A与操作B完全相同

C．该流程中硅元素的化合价发生改变

D．反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 解析

A项，稻壳灰来源广泛价格低廉，活性碳具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中，硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中，硅元素的化合价是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D项，由复分解反应的概念可知，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，不属于复分解反应，错误。

答案

A /6、氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如下图所示：

其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：

(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是___________________________________ ________________。

(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为_______________________________________________________________ _________________________________________________________________

_______。

(4)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为________________。

(5)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。

写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式___________________________________ ________________________________________________________________________。

答案

(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (2)①②学科&网

(3)SiCl4＋3H2O===4HCl↑＋H2SiO3↓

高温(4)Si3N4

(5)3SiCl4＋2N2＋6H2=====Si3N4＋12HCl 解析

石英砂不能与碱性物质共同存放的实质是SiO2与碱性物质可以发生反应。反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应，反应②是硅单质与Cl2反应，也是氧化还原反应。SiCl4水解可以看作Si结合四个OH－生成H4SiO4，H4SiO4不稳定失水生成H2SiO3，Cl－结合H＋生成HCl。氮化硅的化学式可通过题目信息运用质量守恒求得。结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。

【变式练习】据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是(

) A．它耐高温抗氧化

B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆

C．它没有固定的熔点

D．它是一种新型无机非金属材料

答案

B