《含硅礦物與信息材料》教案1

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111 第三單元 含硅礦物與信息材料 ★教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)技能： 1．了解硅、二氧化硅、硅酸、硅酸鹽的存在與性質(zhì)，認(rèn)識(shí)硅及其化合物在生活實(shí)際中的重要應(yīng)用。 2． 要求學(xué)生查閱資料，學(xué)會(huì)通過查閱資料來獲取知識(shí)的學(xué)習(xí)方法,培養(yǎng)對(duì)新舊知識(shí)進(jìn)行歸納比較的邏輯思維能力，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力 過程方法： 1．通過對(duì)自然界中存在的含硅化合物的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解硅元素在自然界的存在形式及硅酸鹽的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。 2．通過探究性實(shí)驗(yàn)掌握硅酸鈉的有關(guān)知識(shí)；學(xué)會(huì)將硅酸鹽的化學(xué)式書寫氧化物的形式的方法和技巧。 3．通過對(duì)硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品的了解，使學(xué)生了解到硅酸鹽礦物的應(yīng)用與人類文明的發(fā)展的密切關(guān)系。 4．利用圖片、模型、表格、視頻、實(shí)物、實(shí)驗(yàn)及多媒體教學(xué)手段等，增強(qiáng)直觀性和形象性。 情感態(tài)度與價(jià)值觀： 1． 從傳統(tǒng)材料到信息材料的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生研究、探索、發(fā)現(xiàn)新材料的意識(shí)；體會(huì)“化學(xué)――人類進(jìn)步的關(guān)鍵”這句話的思想內(nèi)涵，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。 2．了解我國材料科學(xué)發(fā)展的成就、社會(huì)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)新型材料的要求，激發(fā)學(xué)生愛國主義熱情，提高社會(huì)責(zé)任感。 ★ 教學(xué)重點(diǎn) 硅酸鈉 、單質(zhì)硅 、二氧化硅的性質(zhì)；硅酸鹽的氧化物形式的書寫 ★ 教學(xué)難點(diǎn) 單質(zhì)硅和二氧化硅的結(jié)構(gòu) ★ 教學(xué)課時(shí) 第一課時(shí)：硅酸鹽礦物、傳統(tǒng)材料與信息材料的介紹。 第二課時(shí)：單質(zhì)硅、二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及它們的用途。 ★ 教學(xué)方法 探究式教學(xué)，多媒體教學(xué)法。 ★ 教學(xué)過程 第一課時(shí)　　硅酸鹽礦物與硅酸鹽產(chǎn)品 導(dǎo)入新課 ： 在日常生活中，我們經(jīng)常接觸到玻璃、水泥、及陶瓷。同學(xué)們知道這些硅酸鹽是用什么原料生產(chǎn)的嗎？那這節(jié)課我們就來研究硅酸鹽有關(guān)的知識(shí)。 提出問題 ： （1）硅元素在地殼中的含量怎樣？ （2）硅元素在自然界主要有哪些存在形式？ 解析：（1）地殼中硅元素的含量僅次于氧，約占總質(zhì)量的四分之一。 （2）硅元素在自然界中主要是以硅酸鹽和二氧化硅的形式存在。地殼質(zhì)量的92％是硅酸鹽和二氧化硅。 過渡：硅元素在自然界中廣泛存在，主要是硅酸鹽和二氧化硅的形式，下面我們先來了解硅酸鹽的有關(guān)知識(shí)。 （多媒體展示） 自然界中的一些硅酸鹽的圖片及其化學(xué)式： 結(jié)論：硅酸鹽的結(jié)構(gòu)復(fù)雜 一、常見的硅酸鹽 硅酸及其縮水結(jié)合而成的各種酸所對(duì)應(yīng)的鹽統(tǒng)稱硅酸鹽。 硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的主要成分，種類很多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常用氧化物的形式來表示組成。其改寫的規(guī)律：①各元素寫成相應(yīng)的氧化物，元素的價(jià)態(tài)保持不變。②順序按先金屬后非金屬,金屬元素中按金屬活動(dòng)順序表依次排列，中間用“ ”間隔。③注意改寫后應(yīng)與原來化學(xué)式中的原子個(gè)數(shù)比不變。 如：滑石Mg3(Si4O10)(OH)2 可表示為3MgO4SiO2H2O 硅酸鹽組成復(fù)雜，一般用氧化物的形式表示它們的組成： （學(xué)生活動(dòng)）鋯石：ZrO2SiO2 紅柱石：Al2O3SiO2 鈣鋁石榴子石：3CaOAl2O33SiO2 鎂橄欖石：2MgOSiO2 過渡：在硅酸鹽中，硅酸鈉是極少數(shù)溶于水中的一種，用途廣泛，下面我們先來學(xué)習(xí)它的有關(guān)知識(shí). 硅酸鈉：Na2SiO3固體俗稱泡花堿Na2SiO3 能溶于水，其水溶液俗稱“水玻璃”，是工業(yè)使用的一種黏合劑，耐火、耐腐蝕。 探究① 加水溶解，并檢驗(yàn)其溶液酸堿性； （學(xué)生活動(dòng)）（硅酸鈉水溶液呈堿性） ②向溶液中通二氧化碳或滴加稀鹽酸觀察現(xiàn)象； （學(xué)生活動(dòng)）（向溶液通二氧化碳有白色沉淀生成，滴加稀鹽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中滴加氫氧化鈉溶液觀察現(xiàn)象。 （學(xué)生活動(dòng)）(白色沉淀溶解) H4SiO4 + 2NaOH == Na2SiO3 + 3H2O 深化理解：實(shí)驗(yàn)室保存Na2SiO3溶液的方法 因?yàn)楣杷岬乃嵝员忍妓徇€弱，所以空氣中的CO2可以和Na2SiO3水溶液發(fā)生如下反應(yīng)Na2SiO3 + H2O + CO2 == H2SiO3↓+Na2CO3從而使硅酸鈉變質(zhì)，因此保存硅酸鈉要密封保存。同時(shí)，又由于硅酸鈉為礦物膠，有較強(qiáng)的粘性，也不能用磨口的玻璃瓶和玻璃塞，以免瓶口粘結(jié)。 過渡：在豐富的硅酸鹽中，除硅酸鈉外，其它的在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用如何？下面我們來了解傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品的有關(guān)知識(shí)。 水泥 ： （學(xué)生活動(dòng)）生產(chǎn)原料：有黏士（主要成分為硅酸鹽），石灰石。 設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯（高溫煅燒）。 石膏：調(diào)節(jié)水泥的硬化速率。 產(chǎn)品主要成分：2CaOSiO2、3CaOSiO2、3CaOAl2O3 [拓展視野]水泥的標(biāo)號(hào)：325、425、525、625，水泥的標(biāo)號(hào)越大其抗壓強(qiáng)度越大。 玻璃：是一種混合物 （學(xué)生活動(dòng)）玻璃生產(chǎn)的原料：石英、純堿、石灰石 設(shè)備：玻璃熔爐（高溫熔融） 主要反應(yīng)： SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑,SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑. 成份：Na2OCaO6SiO2 種類：鋼化玻璃、有色玻璃、光學(xué)玻璃、防彈玻璃。 分子篩：利用硅酸鹽內(nèi)部結(jié)構(gòu)的空隙，可用于分離、提純氣體或液體混合物；還可以作干燥劑、離子交換劑、催化劑、催化劑載體、凈化水、凈化空氣、防毒器械、食品保鮮、電子產(chǎn)品處理、石油化工等方面。 [拓展視野]幾種玻璃的特性和用途 種 類 特 性 用 途 普通玻璃 在較高溫度下易軟化 窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等 石英玻璃 膨脹系數(shù)小，耐酸堿，強(qiáng)度大，濾光 化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼；光導(dǎo)纖維、壓電晶體等 光學(xué)玻璃 透光性能好，有折光和色散性 眼鏡片；照相機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡用凹凸透鏡等光學(xué)儀器 玻璃纖維 耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀 太空飛行員的衣服、玻璃鋼等 鋼化玻璃 耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度大、質(zhì)輕、抗震裂 運(yùn)動(dòng)器材；微波通訊器材；汽車、火車窗玻璃等 瓷器: 主要原料 ：黏土、石英沙 板書設(shè)計(jì)： 第一課時(shí)　　硅酸鹽礦物與硅酸鹽產(chǎn)品 一、 硅酸鹽礦物、硅酸鹽產(chǎn)品（傳統(tǒng)材料） 1.硅酸鹽的結(jié)構(gòu)： （1）硅酸鹽的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常用氧化物的形式表示比較方便。硅酸鹽結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在自然界中穩(wěn)定存在。 （2）氧化物形式書寫的規(guī)律： ①各元素寫成相應(yīng)的氧化物，元素的價(jià)態(tài)保持不變。 ②順序按先金屬后非金屬,金屬元素中按金屬活動(dòng)順序表依次排列，中間用“?”間隔。 ③注意改寫后應(yīng)與原來化學(xué)式中的原子個(gè)數(shù)比不變。 2．Na2SiO3的性質(zhì)：Na2SiO3易溶于水，水溶液俗稱“水玻璃” 化學(xué)性質(zhì)：（1）水溶液呈堿性（用PH試紙測(cè)），通CO2有白色沉淀：Na2SiO3 + CO2 +2 H2O == Na2CO3 + H4SiO4↓（原硅酸，白色膠狀沉淀），離子方程式：SiO32－ ＋ CO2 +2 H2O ＝＝ CO32－ ＋ H4SiO4↓。 原硅酸不穩(wěn)定，易失水成硅酸：H4SiO4 == H2SiO3 + H2O（硅酸在方程式中可代替原硅酸書寫。） 硅酸受熱分解：H2SiO3 H2O + SiO2 ， 原硅酸和硅酸都是難溶于水的弱酸，酸性：H2CO3強(qiáng)于H4SiO4或H2SiO3。 (2)硅酸鈉溶液中滴加稀鹽酸有白色沉淀： Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓， 離子方程式：SiO32－ ＋ 2H+ == H2SiO3↓. (3)硅酸和氫氧化鈉反應(yīng)：H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O. 離子方程式：H2SiO3 ＋ 2OH－ ＝＝SiO32－ ＋2H2O 。 3. 硅酸鹽產(chǎn)品（傳統(tǒng)材料） 水泥 普通玻璃 制玻璃的主要反應(yīng)： SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑,SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑. 陶瓷 【隨堂練習(xí)】 一、選擇題 1．下列不屬于硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品的是 （ ） A．水泥 B．陶瓷 C．磚瓦 D．石英玻璃 2．下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是 （ ） A．粘土 B．硅藻土 C．Al2(Si2O5)(OH)4 D．Mg2SiO4 3．生產(chǎn)水泥的主要設(shè)備是 （ ） A．熔爐 B．回轉(zhuǎn)窯 C．沸騰爐 D．合成塔 4．某硅酸鹽樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58.6%，其化學(xué)組成用氧化物形式可表示為nZnOSiO2，則n值等于 （ ） A．0.5 B．1 C．2 D．3 5．在天然環(huán)境中用自然界中的物質(zhì)，且在常溫下必須在空氣中才能硬化的是 （ ） A．石灰抹墻后變硬不再溶于水 B．熟石膏調(diào)水后灌入模中變硬 C．水玻璃抹在蛋皮上不久變硬呈玻璃狀 D．水泥砂漿澆灌后變硬 6．在水泥中加石膏的目的是 （ ） A．調(diào)節(jié)水泥的機(jī)械強(qiáng)度 B．調(diào)節(jié)水泥的硬化速度 C．降低水泥的成本 D．?dāng)U大水泥的使用范圍 7.下列物質(zhì)有固定熔點(diǎn)的是 （ ） A．玻璃 B．水泥 C．水玻璃 D．Na2OSiO2 8.在實(shí)驗(yàn)室熔化NaOH固體，不能選用的坩鍋是 （ ） A．鐵坩鍋 B．瓷坩鍋 C．鋁坩鍋 D．石墨坩鍋 二、填空題 9.制造普通水泥的主要原料有 和 .普通水泥的主要成分有(寫名稱) 、 和 ，它們的化學(xué)式分別是 、 和 .水泥的主要性能是 10.工業(yè)上制造普通玻璃的主要原料是 、 、 ，主要設(shè)備 是 ，主要原料熔化后，發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)是 、 .普通玻璃的成分是 . 三、計(jì)算題 11.SiO2和CaCO3的混合物26g，在高溫下加熱到質(zhì)量不再改變，冷卻后稱質(zhì)量為17.2g. (1)寫出可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式； （2）求產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的體積； （3）求原混合物中的SiO2的質(zhì)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 111