第三单元　含硅矿物与信息材料课时教案

第三单元

含硅矿物和信息材料

【教学目标】

1．通过学习自然界中的含硅化合物，使学生了解硅元素的存在形式及硅酸盐的结构。

2．通过了解硅酸盐工业产品，使学生了解到硅酸盐矿物的应用与人类文明的发展的密切关系。

3．学会将硅酸盐的化学式书写成氧化物形式。

4．从传统材料到信息材料的介绍，激发学生学习兴趣，增强学生研究、探索、发现意识；

5．介绍分子筛信息，拓展视野，使学生对硅酸盐有新的认识，培养学生的创新意识。

6．通过学生阅读资料，培养学生的自学能力。

【重点难点】

硅酸钠(sodium

silicate))性质；书写硅酸盐(silicate)的氧化物形式。

【教具应用】

多媒体课件、演示实验

【课前准备】

1、查阅整理：硅酸盐矿物图片、硅酸盐产品的生产和应用及新发展、信息材料—光导纤维的有关知识、集成电路的有关知识、分子筛的知识等。

2、硅酸盐生产的录像和光导纤维的录像。

【教学过程】

〖板书〗专题3

第三单元

含硅矿物和信息材料

〖引入〗新课提问：（投影相关硅酸盐图片）

（1）硅元素在地壳中的含量怎样？

（2）硅元素在自然界以什么状态存在？

（3）硅元素在自然界主要有哪些存在形式？

〖板书〗一、硅在自然界的存在

〖投影〗（1）地壳中硅元素的含量仅次于氧，约占总质量的四分之一。（硅含量的图片）

（2）硅元素在自然界中以化合态存在，无游离态。

（3）硅元素在自然界中主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在（无游离态）。地壳质量的92％是硅酸盐和二氧化硅。

〖过渡〗硅元素在自然界中广泛存在，主要是硅酸盐和二氧化硅的形式，下面我们先来了解硅酸盐的有关知识。

〖板书〗二、硅酸盐(silicate)的结构

〖投影〗多媒体展示：自然界中的一些硅酸盐的图片及化学式；

〖提问〗硅酸盐的结构怎样？

观察图片和化学式，总结。

〖投影〗硅酸盐结构稳定，在自然界中稳定存在。

〖追问〗为什么常改写成氧化物的形式？

〖投影〗由于硅酸盐的结构复杂，为了学习研究的方便，常改写成氧化物的形式。

〖讲解〗介绍将硅酸盐化学式改写成氧化物的形式；

硅酸盐结构复杂，常用氧化物的形式表示比较方便。如：

高岭石Al2(Si2O5)(OH)4写成:Al2O3 ·

2SiO2 ·

2H2O 钠长石

NaAlSi3O8

写成:Na2O ·

Al2O3 ·6SiO2 〖归纳〗学生根据上述改写，归纳硅酸盐化学式改写成氧化物的规律。

•要领：两边原子个数守恒（或相对应成比例），改写前后各元素化合价相同。

格式：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O

；

〖过渡〗在硅酸盐中，硅酸钠是极少数溶于水中的一种，用途广泛，下面我们先来学习它的有关知识。

〖板书〗三、硅酸钠(sodium silicate)（Na2SiO3）的性质

〖实验〗探究实验①：展示硅酸钠试剂，加水溶解。

〖板书〗1、物理性质：无色晶体，熔点高，可溶于水，水溶液俗称“水玻璃”，水溶液在空气中易变质。

〖提问〗说说硅酸钠的用途。

〖回答〗Na2SiO3水溶液是建筑行业使用的一种黏合剂，也可用于木材、纺织品的防腐、防火等。〖实验〗探究实验②：检验硅酸钠溶液酸碱性滴加

〖板书〗2、化学性质：

（1）水溶液呈碱性（用pH试纸检测）；

〖实验〗探究实验③：向溶液中通二氧化碳

〖板书〗（2）向Na2SiO3溶液通CO2有白色沉淀：Na2SiO3＋CO2＋2H2O==Na2CO3＋H4SiO4↓（原硅酸，白色胶状沉淀）

－－离子方程式：SiO32＋CO2＋2H2O==CO32＋H4SiO4↓

〖延伸〗原硅酸H4SiO4：白色胶状沉淀，不稳定，易失水成硅酸：H4SiO4==H2SiO3＋H2O（硅酸在方程式中可代替原硅酸书写）

〖提问〗此反应原理是什么？说明了什么？〖板书〗原理：强酸制取弱酸

酸性：H2CO3强于H4SiO4或H2SiO3。

〖提问〗如果通入CO2过量的话，反应方程式一样吗？还有没有沉淀？并写出其离子方程式。

〖板书〗化学方程式：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O＝2NaHCO3＋H2SiO3↓

－－离子方程式：SiO32＋2CO2＋2H2O＝2HCO3＋H2SiO3↓〖实验〗探究实验④：在Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸有没有什么现象？实验后请写出实验现象、化学方程式和离子方程式。〖板书〗（3）硅酸钠溶液中滴加稀盐酸有白色沉淀：

化学方程式：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓

离子方程－＋式：SiO32＋2H= H2SiO3↓

〖实验〗探究实验⑤：若在上面的沉淀中加入氢氧化钠溶液沉淀会溶解吗？〖投影〗在H2SiO3中加入氢氧化钠溶液：沉淀溶解

－－

化学方程式：H2SiO3＋2NaOH ＝Na2SiO3＋2H2O

离子方程式：H2SiO3＋2OH＝SiO32＋2H2O

〖延伸〗硅酸H2SiO3：难溶于水，白色沉淀，弱酸，不稳定，受热分解：H2SiO3

△H2O＋SiO2

SiO2是H2SiO3酸酐。

〖投影〗资料图片：硅酸易形成胶体溶液，浓度较大时，则形成硅酸凝胶，再经脱水，形成硅酸干胶，称为“硅胶”。硅胶是常用的干燥剂及催化剂的载体。〖过渡〗在丰富的硅酸盐中，除硅酸钠外，其它的在工农业生产中的作用如何？下面我们来了解传统的硅酸盐产品的有关知识。（图片展示引入）

〖板书〗四、硅酸盐产品（传统材料）

〖板书〗1、水泥主要原料：粘土、石灰石、少量石膏(CaSO4·2H2O调节水泥硬化速度)主要设备：水泥回转窑反应条件：高温主要成分：硅酸三钙：3CaO·SiO2

硅酸二钙：2CaO·SiO2

铝酸三钙：3CaO·Al2O3主要性质：水硬性

〖投影〗图片资料：水泥的标号

〖板书〗2、玻璃主要原料：纯碱、石灰石、石英主要设备：玻璃窑（图片）主要反应：SiO2＋

Na2CO3高温

Na2SiO3＋CO2↑,SiO2＋CaCO3高温

CaSiO3＋CO2↑主要成分：Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2或Na2O·CaO·6SiO2主要性质：玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化。

种

类：普通玻璃、有色玻璃（如，蓝玻璃、红玻璃）、石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃等〖投影〗图片资料：普通玻璃与钢化玻璃

〖板书〗3、陶瓷

主要原料：粘土

传统生产：混和、成型、干燥、烧结、冷却

主要成分：硅酸盐

主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等。

〖投影〗图片资料：陶瓷制品

〖展望〗讨论、总结硅酸盐产品的应用与社会发展的关系。提出对产品应用的新设想。

〖过渡〗通过刚才的介绍，我们已经了解到硅酸盐产品传统材料在人类文明发展和社会进步的历程中，

起到了很大的推动作用；但是随着科技的发展，这些传统材料又有了新的用途，如玻璃“老爷爷”又焕发出了青春活力，那就是光导纤维的应用。下面我们一起来了解一下光导纤维的有关知识。

〖板书〗五、信息材料――光导纤维

〖投影〗提供有关光导纤维的资料（简介、制造和作用），播放光导纤维的介绍录像，简述光导纤维的主要成分、光在其中的传播实验和用途；

〖提问〗光导纤维的主要成分是什么？有哪些用途？

〖投影〗光导纤维的主要成分是：石英玻璃；用途非常广泛，如：信息传递（光缆）、光的传递、医生的助手、国防方面、工业生产中等等。

〖过渡〗信息材料的使用，使社会的发展步伐大大加快，是社会进入信息时代的标志。硅酸盐除了上面的一些作用外，它还可以用来筛分子。

〖板书〗六、分子筛(molecular sieve) 〖投影〗提供分子筛的有关资料和图片；

〖提问〗从资料的介绍，推测它有哪些方面的用途。

〖投影〗分子筛可用于：分离、提纯气体或液体混合物；还可以作干燥剂、离子交换剂、催化剂、催化剂载体、净化水、净化空气、防毒器械、食品保鲜、电子产品处理、石油化工等方面。

〖练习〗1、实验室现提供下列试剂瓶:

①细口磨口塞玻璃瓶②广口瓶③细口橡皮塞玻璃瓶④棕色广口瓶⑤细口塑料瓶

选择上述哪种试剂瓶存放下列药品? a.二氧化硅(

)b.氢氧化钠溶液(

)c.氢氟酸(

) 2、熔融烧碱应选用的器皿是（

）

A．石英坩埚

C．生铁坩埚

B．玻璃坩埚

D．陶瓷坩埚

3、下列关于碳和硅的叙述中不正确的是（

）

A．自然界中有游离态的碳

B．地壳中硅元素比碳元素含量多

C．自然界里碳元素化合物比硅元素化合物种类多

D．碳的氧化物和硅的氧化物都是酸性氧化物

〖小结〗通过以上内容的学习、了解、思维、探索，我们已经认识到硅这古老而具有青春活力的元素，伴随着人类历史发展的脚步，从传统材料到信息材料，为社会的发展创造了一个又一个的奇迹。同时我们也相信随着科技的发展，它们会创造更多的奇迹。