《含硅礦物與信息材料》教案2

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111 第三單元 第2課時(shí) 二氧化硅與信息材料 導(dǎo)入新課： 提問：硅在自然界中無(wú)游離態(tài)，為什么？是不是單質(zhì)硅的性質(zhì)很活潑？ 學(xué)生活動(dòng):硅在自然界中無(wú)游離態(tài)，不是硅單質(zhì)性質(zhì)活潑。（硅元素的親氧性和地殼運(yùn)動(dòng)等因素） 過渡：下面我們就一起來討論學(xué)習(xí)硅單質(zhì)的性質(zhì)和用途。 教學(xué)過程： 一、硅 1．物理性質(zhì)：（1）硅是灰色，有金屬光澤的硬而脆的固體固體。（2）它的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔沸點(diǎn)高，硬度大。（3）良好的半導(dǎo)體材料。 2．化學(xué)性質(zhì) （1）常溫下化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不跟氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等反應(yīng)。 （2）加熱能與氧氣、C等反應(yīng) Si+O2 （3）常溫下能與氟氣（F2）、氫氟酸（HF）反應(yīng) Si十 F2―― Si十 HF―― 3．工業(yè)制法 SiO2+C_____+_____（粗硅） [討論]（1）該反應(yīng)中氧化劑是_______，還原劑是_______。（2）用雙線橋表示電子轉(zhuǎn)移的方向與數(shù)目（3）C被氧化后的產(chǎn)物是CO還是CO2？ Si+Cl2_____+_____ ，SiCl4+H2_____+_____(高純硅)。 二：二氧化硅（SiO2） 1、存在：二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石。 天然二氧化硅的礦物有：硅石、水晶、石英、瑪瑙、石英砂等。 2、結(jié)構(gòu)：二氧化硅晶體與金剛石結(jié)構(gòu)相似是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 3．二氧化硅的化學(xué)性質(zhì) 高溫 (1)酸性氧化物：SiO2是酸性氧化物，是H2SiO3的酸酐，但不溶于水。 SiO2＋CaO ====== CaSiO3，SiO2＋2NaOH = Na2SiO3 + H2O 高溫 SiO2 ＋ 4HF === SiF4 ＋ 2H2O (2)弱氧化性 SiO2＋2C ====== Si + 2CO [討論] ①實(shí)驗(yàn)室能否用帶玻璃塞的玻璃瓶盛放氫氧化鈉溶液？ ②實(shí)驗(yàn)室能否用玻璃瓶盛放HF溶液？ （3）與鹽反應(yīng) SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2 SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2 4.用途： (1)SiO2是制造光導(dǎo)纖維的主要原料。 (2)石英制作石英玻璃、石英電子表、石英鐘等。 (3)水晶常用來制造電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品等。 (4)石英砂常用作制玻璃和建筑材料。 （總結(jié)歸納）這節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了硅單質(zhì)和二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及用途，通過學(xué)習(xí)，我們了解到硅及其化合物在社會(huì)發(fā)展和人類文明進(jìn)步歷程中充當(dāng)了一個(gè)非常重要的角色，可以說目前全球信息的流通、電子工業(yè)的發(fā)展都離不開硅的；我們也相信隨著科技的發(fā)展，它們還會(huì)為人類文明的進(jìn)步發(fā)揮更多的作用，創(chuàng)造更多的奇跡。希望同學(xué)們努力學(xué)習(xí)，掌握更多的科學(xué)知識(shí)，開發(fā)、研究硅這古老而又年輕的元素在更多方面的應(yīng)用。 板書設(shè)計(jì)： 一、硅單質(zhì) 1．硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)：正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。與金剛石類似。 2．性質(zhì)：（1）物理性質(zhì)： （2）化學(xué)性質(zhì)： 3.硅的用途： 4．工業(yè)生產(chǎn)硅： 制粗硅：SiO2 + 2C Si + 2CO 制純硅：Si + 2Cl2 SiCl4(液態(tài)) SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl 二、二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)： 1．SiO2的結(jié)構(gòu)：正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。（可以理解為在晶體硅的結(jié)構(gòu)中兩個(gè)硅原子中間插入一個(gè)氧原子。） 2．SiO2在自然界中有較純的水晶、含有少量雜質(zhì)的石英和普遍存在的沙。自然界的二氧化硅又稱硅石。 3．SiO2物理性質(zhì)： 4．SiO2化學(xué)性質(zhì)： SiO2 + 4HF == SiF4 + 2H2O （雕刻玻璃的反應(yīng)), SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O （實(shí)驗(yàn)室裝堿試劑瓶不能用玻璃塞的原因）. 5．SiO2的用途：制石英玻璃，是光導(dǎo)纖維的主要原料；制鐘表部件；可制耐磨材料；用于玻璃的生產(chǎn)；在光學(xué)儀器、電子工業(yè)等方面廣泛應(yīng)用。 【隨堂練習(xí)】 1.下列關(guān)于硅的說法中不正確的是（ ） A. 硅是非金屬元素，它的單質(zhì)晶體是灰黑色的金屬光澤的固體 B．硅的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體 C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng) D．加熱到一定溫度是，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng) 2.下列關(guān)于二氧化硅的敘述正確的是（ ） A．二氧化硅是由二氧化硅分子組成的，它的熔點(diǎn)高、硬度大 B．二氧化硅可用于制造晶體管、集成電路 C．二氧化硅可用于制造石英鐘表的電壓材料和光導(dǎo)纖維 D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 3.玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上進(jìn)行蝕刻，將其制成毛玻璃和雕花玻璃的物質(zhì)（ ） A．燒堿 B．純堿 C．氫氟酸 D．鹽酸 4.（2007廣東）下列說法正確的是（ ） A．硅材料廣泛應(yīng)用與光纖通訊 B．工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術(shù)品 C．水晶項(xiàng)鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品 D. 粗硅制備單質(zhì)硅不涉及氧化還原反應(yīng) 5．下列離子方程式書寫不正確的是（ ） A．石英與燒堿反應(yīng)：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O B．往燒堿溶液中通入CO2：CO2+ 2OH-= H2O+ CO32- C．向小蘇打溶液中加入過量的石灰水：2HCO3-+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O+ CO32- D．往水玻璃中加入鹽酸：2H++SiO32-+H2O=H4SiO4↓ 6.高嶺土（主要成分是Al2O3.2SiO2.2H2O,還含有少量CuO、Fe2O3）可用來制取新型凈水劑（鋁的化合物），其步驟如下：將土樣和純堿混合均勻，加熱熔融，冷卻后用水浸取熔塊過濾，棄去殘?jiān)?，濾液用鹽酸酸化，經(jīng)過濾，分別得到沉淀和溶液，溶液即凈水劑。 （1）寫出熔融時(shí)主要成分與純堿反應(yīng)方程式（Al2O3與純堿反應(yīng)和SiO2與純堿的反應(yīng)類似）： （2）最后沉淀物是 生成該沉淀的離子方程式為 （3 ）實(shí)驗(yàn)室常用的坩堝有瓷坩堝、氧化鋁坩堝、和鐵坩堝，本實(shí)驗(yàn)在熔融土樣時(shí)應(yīng)選用 坩堝。 答案：1.C 2.C 3.C 4.A 5.C 6.（1）SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ Al2O3 + Na2CO3 2NaAlO2 + CO2↑ (2)H2SiO3(或H4SiO4); SiO32-+2H+= H2SiO3 ↓ (或2H++SiO32-+H2O=H4SiO4↓) (3)鐵 111