第三单元　人类对原子结构的认识教案1

第三单元

学习目标：

含硅矿物与信息材料

1.

了解硅在自然界的存在形式，了解硅及其化合物的应用与人类文明发展的密切关系。

2.知道二氧化硅的物理性质和化学性质。了解二氧化硅制品在高科技信心产业中的应用。

3.认识单晶硅的使用给现代人类文明进程多带来的重大影响。激发学生研究、发现新材料的意识。

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。

教具教法：多媒体教室，讲授法、讨论法

一、硅酸盐矿物与硅酸盐制品

引入：前面一段时间，我们学习了部分金属元素的性质，从今天开始，我们将陆续学习集中常见的非金属元素及其化合物的性质。

P78，对于硅元素的描述：古老而又具有青春活力的元素，在从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。

1、硅酸盐矿物

1）常见的硅酸盐矿物介绍：P79 2）硅酸盐矿物的表示方法：

金属氧化物·SiO2·H2O

Na2SiO3

滑石Mg3(Si4O10)(OH)2

3MgO·4SiO2·H2O 钠长石NaAlSi3O8 Na2O·Al2O3·6SiO2

如有多种金属元素，较获批的在前，较不活泼的在后。

2、常见的硅酸盐

物理性质：一般都难溶于水

Na2SiO3 是硅酸盐中少数的易溶于水的之一，其水溶液俗称水玻璃。可做黏合剂、防腐剂、防火剂。

化学性质：

与CO2反应：CO2（少量）+H2O+Na2SiO3=Na2CO3+H2SiO3↓

白色沉淀

2CO2（过量）+2H2O+Na2SiO3=2NaHCO3+H2SiO3↓

离子方程式：

反应原理？

与盐酸反应：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓

H2SiO3

弱酸，酸性弱于碳酸。不稳定，易分解。

H2SiO3= H2O+ SiO2

3、硅酸盐制品-传统无机非金属材料

1）水泥——当今建筑业使用最普遍的基础材料之一

a．原料：石灰石、黏土（主要成分铝硅酸盐）、石膏（CaSO4·2H2O）

b．设备——水泥回转窑

c．特性：水硬性

用途：建筑上，水泥砂浆作为黏合剂，混凝土。

d．石膏的作用：调节水泥的硬化速度

了解：水泥的型号

P79 【介绍】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。

2）陶瓷——瓷器之都

a．原料：黏土

b．分类：瓷器、陶器

3）玻璃

a．原料：石灰石（CaCO3）、纯碱(Na2CO3)、石英(SiO2) b．设备——玻璃熔炉（玻璃窑）

c．反应原理：CaCO3+SiO2Na2CO3+SiO2d．主要成分：

CaSiO3+CO2↑

Na2SiO3+CO2↑

CaSiO3、Na2SiO3、SiO2

(Na2O·CaO·6SiO2) 特种玻璃：

钢化玻璃：成分与普通玻璃相同。

有色玻璃：加入金属氧化物

光学玻璃、防弹玻璃等

（石英玻璃主要成分不是硅酸盐，是二氧化硅）

二、二氧化硅与信息材料

1．二氧化硅

1）存在形式：沙子、石英、水晶、硅藻土

2）结构与物理性质：

固体，硬度大，熔沸点高。立体的空间网状结构，最小结构单元正四面体。属于晶体，有规则的几何外形。

应用：光学镜片，石英坩埚等。

3）化学性质：酸性氧化物，不能与水反应，不能与酸反应，HF除外。

a．与碱反应

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 【讨论】：结合前面所学内容思考，为什么实验室存放氢氧化钠的试剂瓶要用橡皮塞，而不用玻璃塞？

【总结】：氢氧化钠与玻璃中的二氧化硅反应生成硅酸钠，将瓶塞与试剂瓶粘在一起。但是可以使用玻璃瓶。推广：一般碱性比较强的试剂存放的时候都不用玻璃塞，而用橡皮塞。

b．与碱性氧化物反应

SiO2+CaOCaSiO3

(炼铁的时候除炉渣)

c．与盐反应

CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑

Na2CO3+SiO2d．与HF反应

SiO2+4HFSiF4+2H2O Na2SiO3+CO2↑

【思考】如何出去二氧化硅中的碳酸钙？

4）二氧化硅用途

光导纤维：主要成分，二氧化硅

用途：制造光缆，传输信息；潜望镜

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。

2.单质硅

1）单质硅的制取

SiO2+2CSi+2Cl2SiCl4+2H2Si+2CO SiCl4

Si+4HCl 2）结构与物理性质

类似金刚石结构，最小单位正四面体。有金属光泽，硬而脆，熔沸点高，硬度大，难溶于水，半导体。

3)化学性质

a．稳定，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等常温下难反应。

b．在高温下可发生一些反应

Si+O2Si+2Cl2SiO2

SiCl4

4）硅的用途：硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件。