第三单元　含硅矿物与信息材料教学设计及教案分析

无机非金属材料的主角—硅

第二课时 硅酸盐和硅

【教学目标】

1. 了解硅酸盐的重要用途及组成。

2.了解硅的重要用途，了解硅单质的物理性质.

3. 掌握Na2SiO3的化学性质。

【教学重点】硅酸盐的性质及重要用途，硅的用途。

【教学难点】硅晶体结构，硅酸盐的组成。

【回顾复习】

1.唯一能与SiO2发生反应的酸是 ，

其发生的反应是

2.SiO2与碱性氧化物CaO反应 3.SiO2与强碱NaOH反应

学习内容：

SiO2与碱性氧化物或强碱反应得到硅酸盐，下面我们一起看看硅酸盐。

一、硅酸盐

1、硅酸盐是由硅 、氧 和金属 组成的化合物的总称。

硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般都

不溶于

水，化学性质很稳定。

2、硅酸盐的表示方法：

①、盐化学式法（表示组成简单的硅酸盐）

硅酸钠： Na2SiO3 硅酸钙：CaSiO3 ②、盐氧化物法（表示复杂的硅酸盐）：用二氧化硅和氧化物的形式来表示其组成

硅酸钠：Na2SiO3 写成： Na2O·SiO2 长石：KAlSi3O8 写成： K2O·Al2O3·6SiO2 书写的原则：

要领：两边原子个数守恒

格式：金属氧化物

· 二氧化硅 ·水

顺序：按金属活动顺序表依次排列

练习

1）．将硅酸钙(CaSiO3)改写为氧化物形式：CaO·SiO2 2）．将滑石[Mg3(Si4O10)(OH)2]改写为氧化物形式：3MgO·4SiO2·H2O

３）．将钠长石(NaAlSi3O8)改写为氧

化物形式：Na2O·Al2O3·6SiO2 3、硅酸钠(Na2SiO3) 1）、物理性质：无色晶体，熔点高，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃（呈碱性）

2）、化学性质：

a. 硅酸钠水溶液呈碱性，易吸收空气中CO2而变质

Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3(胶体)+Na2CO3

因此Na2SiO3溶液要密封保存

应用：① Na2SiO3溶液（水玻璃）—黏胶剂等

②制备硅酸

b. 硅酸钠（Na2SiO3）：[实验4－2]P77

放入蒸馏水

放入Na2SiO3饱和溶液

燃烧

无明火，不燃烧

结论

Na2SiO3不易燃烧，可作防火剂

应用：木材防火剂

4、传统的三大硅酸盐产品

使用量最大的无机非金属材料：陶瓷、水泥、玻璃

陶瓷：

产品成分：复杂，主要是硅酸盐

制造原料：黏土、石英砂

生产条件：高温烧结

水泥：

主要

主要

主要

性应

原料

设备

成分

质

用

粘土

石灰石

石膏

水泥回转窑

3CaO·SiO2 水2CaO·SiO2 硬性

3CaO·Al2O3

玻璃窑中发生

的主要反应

水泥沙浆

混凝土

钢筋混凝土 现象

玻璃

主要原主要料

设备

主要

成分

纯

碱

玻璃石灰石

窑

石

英

Na2SiO3

Na2CO3SiO2

高温 Na2SiO3CO2CaSiO3 SiO2 CaCO3SiO2

高温 CaSiO3CO2

玻璃、水泥、陶瓷生产的共同点：

都在高温下，发生了复杂的物理和化学变化。原料都有含硅元素的物质，产品都含有硅酸盐，且都是混合物

具有特殊功能的含硅的物质

1）、硅与碳的化合物碳化硅(SiC，俗称金刚砂)，具有金刚石结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮的磨料；

2）、含4％硅的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；

3）、人工合成的硅橡胶是目前最好的既耐高温又耐低温的橡胶，在-60～250°

C仍能保持良好的弹性，用于制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料等；

4）、人工制造的分子筛（一种具有均匀微孔结构的铝硅酸盐），主要用作吸附剂和催化剂。

硅的化合物随处可见，但是单质硅却是在18世纪才被人们所发现。下面一起看看单质硅的性质和用途。

二、硅单质

1、与碳相似，单质硅有晶体和无定形两种。

晶体硅的结构类似于金刚石，是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度高、有脆性，在常温下化学性质不活泼。

2、

单质硅的化学性质：

1）、常温下，硅的化学性质不活泼。除氟气，氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质反应：

与HF反应：Si + 4HF = SiF4 ↑ + 2H2 ↑

与F2反应： Si + 2F2 = SiF4 ↑

与强碱反应：Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3+H2，

2）、加热的条件下，硅能与一些非金属反应：

Si +O2=SiO2 Si+2Cl2= SiCl4 Si +C=SiC 3、硅的用途：

1）晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料

例如，电脑的中央处理器（CPU），大规模集成电路，移动电话，笔记本电脑

2）硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料。

例如：太阳能电池板

光电池目前的应用范围:计算器、人造卫星、火星探测器、太阳能动力车、登月车

4、硅

的

制

取

硅是从它的氧化物中提取出来的，主要的化学反应如下：

1）、粗硅的制取：

SiO2 + 2C == Si + 2CO↑

(石英砂） （粗硅）

2）、粗硅转变为纯硅（常用方法）：

Si（粗）+ 2Cl2 == SiCl4 SiCl4 + 2H2== Si（纯） + 4HCl 三、总结：

本节课我们了解了硅酸盐的重要用途及组成，

硅的重要用途，以及硅单质的物理性质，本节课我们应该掌握Na2SiO3的化学性质。

下面是硅这一节的一个概括：

无游离态硅元素O2C 高温只有化合态常温不活泼Si+ F2Si+ HFSi+NaOHHF单质硅SiO2硅酸盐Na2SiO3、CaSiO3加热能与某些非金属单质反应（O2、Cl2）硅可制造集成路、太阳能电池等；硅合金可用来制造变压器铁芯、耐酸设备等。二氧化硅是光导纤维的主要原料，光导纤维可用作通讯材料和制造医用内窥镜等陶瓷、玻璃、水泥等都是硅酸盐产品

四、巩固练习

１.水玻璃不具备的用途是 （ ） A.耐酸水泥掺料； B.木材防腐剂；

C.食品添加剂； D.建筑材料黏合剂。

２.下列工业生产，用石灰石作为原料的（ ） ①用海水为原料生产镁，②制硅酸盐水泥，③制普通玻璃，

④冶炼生铁，⑤制漂白粉。

A.①②③④⑤ B.②③④⑤ C.①②③⑤ D.①②③④

3、制造光导纤维的主要原料是（ ）

A.晶体硅 B.二氧化硅 C.石墨 D.硅酸钠

4、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（ ）

A.稳定性：CO2 > SiO2 B.酸性：H2SiO3 > H2CO3 C.熔点：SiO2 > CO2（干冰） D.导电能力：Si > Cu 5、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( ) A.烧碱溶液 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸钠溶液

6、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（ ）

A.纯碱溶液 B 盐酸 C 硫酸 D 苛性钠溶液

7、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（ ）

A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚 C.铁坩埚 D.陶瓷坩埚

答案：1.C2.A3.B4.C5.C6.B7.C