《含硅礦物與信息材料》文字素材5

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111 規(guī)律總結(jié) 　　為什么硅酸鹽的組成常用氧化物的形式來表示？ 　　因?yàn)楣杷猁}不同于其他的普通鹽類，大多數(shù)磚酸鹽結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，通常認(rèn)為它們是酸性氧化物和堿性氧化物相結(jié)合的產(chǎn)物。因而可以把構(gòu)成硅酸鹽的氧化物的化學(xué)式分開來寫。必須指出：這些式子并不表示硅酸鹽中就含有簡單的分子或離子，也就是說這些式子并不表示硅酸鹽的結(jié)構(gòu)，僅表示硅酸鹽中各元素原子的相對比例。但是，用各種元素的氧化物的形式能更直觀、更清楚地表示硅酸鹽中各元素原子的相對比例，因而在多數(shù)情況下，硅酸鹽的組成都用氧化物的形式來表示。當(dāng)然，用氧化物形式表示，也不能認(rèn)為它們的成分就是氧化物，仍應(yīng)理解為硅酸鹽。 突破思路 　　本節(jié)教材編寫要求比較簡單，其目的是培養(yǎng)學(xué)生探究化學(xué)問題的能力，從而激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣進(jìn)而欣賞化學(xué)、熱愛化學(xué)。所以建議本節(jié)教學(xué)實(shí)行開放式教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)、組織學(xué)生去查閱資料，進(jìn)行社會生活的實(shí)際調(diào)查，從而大量地占有第一手的翔實(shí)信息。也只有這樣才能理解為什么說“硅是帶來人類文明的重要元素之一”，才能更好地掌握硅及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用，充分了解硅酸鹽工業(yè)的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)自己獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、科技活動(dòng)的能力，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和探究化學(xué)問題的能力。 《含硅礦物與信息材料》思維過程 　　一、二氧化硅的性質(zhì) 　?。?）物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水的固體。 　?。?）化學(xué)性質(zhì)： 　　①具有弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑ 　　②具有酸性氧化物的通性：（硅酸酐） 　　CaO＋SiO2CaSiO3（煉鐵中除爐渣） 　　SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O（盛放堿性溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，常用橡皮塞） 　　③特性：SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O（腐蝕玻璃） 　?、苤圃觳ＡУ膬蓚€(gè)反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 　　二、硅酸、硅酸鹽的性質(zhì) 　?。?）硅酸：白色粉末狀物質(zhì)，不溶于水，弱酸，其酸性比碳酸還要弱。 　　H2SiO3＋2NaOHNa2SiO3↓＋2H2O 　　原硅酸：白色膠狀物質(zhì)，不溶于水，弱酸，其酸性比碳酸還要弱，極易失水生成硅酸。 　　H4SiO4H2SiO3＋H2O 　?。?）硅酸鹽：常見的有Na2SiO3，其水溶液俗稱水玻璃。 　　Na2SiO3＋2HCl2NaCl＋H2SiO3↓（白色） 　　Na2SiO3＋CO2＋H2ONa2CO3＋H2SiO3↓（此反應(yīng)可證明H2SiO3的酸性比H2CO3弱） 　　三、工業(yè)制硅 　　粗硅的制備：SiO2＋2CSi＋2CO↑ 　　精煉制高純硅：Si＋2Cl2SiCl4　SiCl4＋2H2Si＋4HCl 硅酸鹽工業(yè)簡介 　　1．水泥 　　普通水泥的主要成分是硅酸三鈣（3CaOSiO2）、硅酸二鈣（2CaOSiO2）和鋁酸三鈣（3CaOAl2O3）等。 　　2．玻璃 　　玻璃的種類有普通玻璃、鋼化玻璃、石英玻璃、光學(xué)玻璃等等。玻璃沒有固定的熔沸點(diǎn)。 　　3．比較水泥和玻璃的生產(chǎn)方法 硅酸鹽產(chǎn)品 水泥 玻璃 主要設(shè)備 水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃熔爐 原料 石灰石和粘土 純堿、石灰石、石英（過量） 反應(yīng)原理 發(fā)生復(fù)雜的物理—化學(xué)變化（不作要求） Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 主要成分 3CaOSiO23CaOSiO2 3CaOAl2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 反應(yīng)條件 高溫 高溫 　　4．陶瓷 　　主要原料：粘土 　　中國瓷都：景德鎮(zhèn)陶都：宜興 　　5．硅 　　熔點(diǎn)高、硬度大，是良好的半導(dǎo)體材料，常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，不與氧氣、氯氣、強(qiáng)酸反應(yīng)。可以與氫氟酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)。 　　Si＋4HFSiF4↑＋2H2↑　Si＋2NaOH＋H2ONa2SiO3＋2H2↑ 《含硅礦物與信息材料》合作討論 　　1．Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑說明硅酸酸性比碳酸強(qiáng)嗎？ 　　我的思路：上述反應(yīng)不是在溶液中，而是在高溫熔融狀態(tài)下進(jìn)行，SiO2的沸點(diǎn)極高，其化學(xué)反應(yīng)可以看作是分兩步進(jìn)行的：Na2CO3Na2O＋CO2↑，Na2O＋SiO2Na2SiO3，故該反應(yīng)不能用于比較酸性強(qiáng)弱，但可以說明Na2SiO3的熱穩(wěn)定性比Na2CO3強(qiáng)。其反應(yīng)原理可理解為用難揮發(fā)的物質(zhì)制易揮發(fā)的物質(zhì)。若在水溶液中，則可以發(fā)生如下反應(yīng)： 　　Na2SiO3＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋Na2CO3 　　根據(jù)鹽與酸反應(yīng)，能生成其對應(yīng)的酸，則生成的酸比參加反應(yīng)的酸的酸性弱，所以，此反應(yīng)能說明硅酸酸性比碳酸要弱。 　　2．石英玻璃、普通玻璃、鋼化玻璃、有色玻璃的化學(xué)組成和性質(zhì)有何異同？ 　　我的思路：石英玻璃是由二氧化硅組成的玻璃，其硬度較大，膨脹系數(shù)低，耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性都好。把普通玻璃加熱到接近軟化溫度后急速均勻冷卻得到鋼化玻璃。所以普通玻璃和鋼化玻璃的化學(xué)組成相同，S都是鈉鈣的硅酸鹽，但鋼化玻璃的機(jī)械強(qiáng)度比普通玻璃大，熱穩(wěn)定性也較高。有色玻璃的化學(xué)組成與普通玻璃相比，增加了某些金屬氧化物。 　　3．為什么C能從SiO2中置換出Si？ 　　我的思路：元素周期律告訴我們，單質(zhì)Si的還原性強(qiáng)于C，而C可在高溫下從SiO2中置換出Si反應(yīng)方程式為：SiO2＋2CSi＋2CO↑，此反應(yīng)由于在高溫條件下，且生成的CO是氣體，因而可以順利進(jìn)行。 　　4．CO2能與水反應(yīng)生成H2CO3，SiO2也能與水反應(yīng)生成H2SiO3嗎？ 　　我的思路：CO2是H2CO3的酸酐，在通常狀況下，1體積水約能溶解1體積CO2，溶解的CO2跟水化合生成碳酸，CO2＋H2OH2CO3。SiO2雖為H2SiO3酸酐（也是H4SiO4酸酐），但它不溶于水，也不能跟水起反應(yīng)。用SiO2制H2SiO3，可將SiO2溶于NaOH溶液，再滴入稀鹽酸，反應(yīng)如下： 　　SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O　Na2SiO3＋2HClH2SiO3↓＋2NaCl 111