【化学】3.3.1《含硅矿物与信息材料》教案(苏教版必修1).doc

第三单元 含硅矿物与信息材料

★教学目标
知识技能：
1．了解硅、二氧化硅、硅酸、硅酸盐的存在与性质，认识硅及其化合物在生活实际中的重要应用。
2． 要求学生查阅资料，学会通过查阅资料来获取知识的学习方法,培养对新旧知识进行归纳比较的逻辑思维能力，培养自主学习和创新能力
过程方法：
1．通过对自然界中存在的含硅化合物的学习，使学生了解硅元素在自然界的存在形式及硅酸盐的结构复杂性。
2．通过探究性实验掌握硅酸钠的有关知识；学会将硅酸盐的化学式书写氧化物的形式的方法和技巧。
3．通过对硅酸盐工业产品的了解，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。
4．利用图片、模型、表格、视频、实物、实验及多媒体教学手段等，增强直观性和形象性。
情感态度与价值观：
1． 从传统材料到信息材料的学习，激发学生学习兴趣，增强学生研究、探索、发现新材料的意识；体会“化学――人类进步的关键”这句话的思想内涵，增强学生学习化学的兴趣。
2．了解我国材料科学发展的成就、社会及科学技术的发展对新型材料的要求，激发学生爱国主义热情，提高社会责任感。

★ 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
★ 教学难点
单质硅和二氧化硅的结构
★ 教学课时
第一课时：硅酸盐矿物、传统材料与信息材料的介绍。
第二课时：单质硅、二氧化硅的结构和性质及它们的用途。
★ 教学方法
探究式教学，多媒体教学法。

★ 教学过程
第一课时　　硅酸盐矿物与硅酸盐产品
导入新课 ：
在日常生活中，我们经常接触到玻璃、水泥、及陶瓷。同学们知道这些硅酸盐是用什么原料生产的吗？那这节课我们就来研究硅酸盐有关的知识。
提出问题 ：
（1）硅元素在地壳中的含量怎样？
（2）硅元素在自然界主要有哪些存在形式？
解析：（1）地壳中硅元素的含量仅次于氧，约占总质量的四分之一。
（2）硅元素在自然界中主要是以硅酸盐和二氧化硅的形式存在。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。
（多媒体展示） 自然界中的一些硅酸盐的图片及其化学式：
结论：硅酸盐的结构复杂
一、常见的硅酸盐
硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐。
硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式来表示组成。其改写的规律：①各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变。②顺序按先金属后非金属,金属元素中按金属活动顺序表依次排列，中间用“ · ”间隔。③注意改写后应与原来化学式中的原子个数比不变。
如：滑石Mg3(Si4O10)(OH)2 可表示为3MgO·4SiO2·H2O
硅酸盐组成复杂，一般用氧化物的形式表示它们的组成：
（学生活动）锆石：ZrO2·SiO2 红柱石：Al2O3·SiO2
钙铝石榴子石：3CaO·Al2O3·3SiO2 镁橄榄石：2MgO·SiO2

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.
硅酸钠：Na2SiO3固体俗称泡花碱Na2SiO3 能溶于水，其水溶液俗称“水玻璃”，是工业使用的一种黏合剂，耐火、耐腐蚀。
探究① 加水溶解，并检验其溶液酸碱性；
（学生活动）（硅酸钠水溶液呈碱性）
②向溶液中通二氧化碳或滴加稀盐酸观察现象；
（学生活动）（向溶液通二氧化碳有白色沉淀生成，滴加稀盐酸也有白色沉淀生成）
Na2SiO3 + 2H2O + CO2 == H4SiO4↓+Na2CO3
Na2SiO3 + 2HCl + H2O == H4SiO4↓+ 2NaCl(制取Na2SiO3)
③再向②中滴加氢氧化钠溶液观察现象。
（学生活动）(白色沉淀溶解)
H4SiO4 + 2NaOH == Na2SiO3 + 3H2O
深化理解：实验室保存Na2SiO3溶液的方法
因为硅酸的酸性比碳酸还弱，所以空气中的CO2可以和Na2SiO3水溶液发生如下反应Na2SiO3 + H2O + CO2 == H2SiO3↓+Na2CO3从而使硅酸钠变质，因此保存硅酸钠要密封保存。同时，又由于硅酸钠为矿物胶，有较强的粘性，也不能用磨口的玻璃瓶和玻璃塞，以免瓶口粘结。

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。
水泥 ：
（学生活动）生产原料：有黏士（主要成分为硅酸盐），石灰石。
设备：水泥回转窑（高温煅烧）。
石膏：调节水泥的硬化速率。
产品主要成分：2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3
[拓展视野]水泥的标号：325、425、525625，水泥的标号越大其抗压强度越大。
玻璃：是一种混合物
（学生活动）玻璃生产的原料：石英、纯碱、石灰石
设备：玻璃熔炉（高温熔融）
主要反应：
SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑,SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑.
成份：Na2O·CaO·6SiO2
种类：钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃。
分子筛：利用硅酸盐内部结构的空隙，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。

[拓展视野]几种玻璃的特性和用途
种 类
特 性
用 途
普通玻璃
在较高温度下易软化
窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等
石英玻璃
膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光
化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等
光学玻璃
透光性能好，有折光和色散性
眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸透镜等光学仪器
玻璃纤维
耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀
太空飞行员的衣服、玻璃钢等
钢化玻璃
耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂
运动器材；微波通讯器材；汽车、火车窗玻璃等
瓷器:
主要原料 ：黏土、石英沙
板书设计：
第一课时　　硅酸盐矿物与硅酸盐产品
一、 硅酸盐矿物、硅酸盐产品（传统材料）
1.硅酸盐的结构：
（1）硅酸盐的结构复杂，常用氧化物的形式表示比较方便。硅酸盐结构稳定，在自然界中稳定存在。
（2）氧化物形式书写的规律：
①各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变。
②顺序按先金属后非金属,金属元素中按金属活动顺序表依次排列，中间用“•”间隔。
③注意改写后应与原来化学式中的原子个数比不变。
2．Na2SiO3的性质：Na2SiO3易溶于水，水溶液俗称“水玻璃”
化学性质：（1）水溶液呈碱性（用PH试纸测），通CO2有白色沉淀：Na2SiO3 + CO2 +2 H2O == Na2CO3 + H4SiO4↓（原硅酸，白色胶状沉淀），离子方程式：SiO32－ ＋ CO2 +2 H2O ＝＝ CO32－ ＋ H4SiO4↓。
原硅酸不稳定，易失水成硅酸：H4SiO4 == H2SiO3 + H2O（硅酸在方程式中可代替原硅酸书写。）
硅酸受热分解：H2SiO3 H2O + SiO2 ，
原硅酸和硅酸都是难溶于水的弱酸，酸性：H2CO3强于H4SiO4或H2SiO3。
(2)硅酸钠溶液中滴加稀盐酸有白色沉淀：
Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓，
离子方程式：SiO32－ ＋ 2H+ == H2SiO3↓.
(3)硅酸和氢氧化钠反应：H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O.
离子方程式：H2SiO3 ＋ 2OH－ ＝＝SiO32－ ＋2H2O 。
3. 硅酸盐产品（传统材料）
水泥
普通玻璃
制玻璃的主要反应：
SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑,SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑.
陶瓷
【随堂练习】
一、选择题
1．下列不属于硅酸盐工业产品的是 （ ）
A．水泥 B．陶瓷 C．砖瓦 D．石英玻璃
2．下列物质不属于硅酸盐的是 （ ）
A．粘土 B．硅藻土 C．Al2(Si2O5)(OH)4 D．Mg2SiO4
3．生产水泥的主要设备是 （ ）
A．熔炉 B．回转窑 C．沸腾炉 D．合成塔
4．某硅酸盐样品中锌的质量分数为58.6%，其化学组成用氧化物形式可表示为nZnO·SiO2，则n值等于 （ ）
A．0.5 B．1 C．2 D．3
5．在天然环境中用自然界中的物质，且在常温下必须在空气中才能硬化的是 （ ）
A．石灰抹墙后变硬不再溶于水 B．熟石膏调水后灌入模中变硬

C．水玻璃抹在蛋皮上不久变硬呈玻璃状 D．水泥砂浆浇灌后变硬
6．在水泥中加石膏的目的是 （ ）
A．调节水泥的机械强度 B．调节水泥的硬化速度
C．降低水泥的成本 D．扩大水泥的使用范围
7.下列物质有固定熔点的是 （ ）
A．玻璃 B．水泥 C．水玻璃 D．Na2O·SiO2
8.在实验室熔化NaOH固体，不能选用的坩锅是 （ ）
A．铁坩锅 B．瓷坩锅 C．铝坩锅 D．石墨坩锅
二、填空题
9.制造普通水泥的主要原料有 和 .普通水泥的主要成分有(写名称) 、 和 ，它们的化学式分别是 、 和 .水泥的主要性能是
10.工业上制造普通玻璃的主要原料是 、 、 ，主要设备
是 ，主要原料熔化后，发生的主要化学反应是 、 .普通玻璃的成分是 .
三、计算题
11.SiO2和CaCO3的混合物26g，在高温下加热到质量不再改变，冷却后称质量为17.2g.
(1)写出可能发生反应的化学方程式；
（2）求产生的气体在标准状况时的体积；
（3）求原混合物中的SiO2的质量.
答案：1.D 2.B 3.B 4.C 5.AC 6.B 7.C 8.BC 9-10 略 11.（1）4.48L（2）6克