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1、1含硅矿物和信息材料【学习目标】知识技能：1、了解硅在自然界中的存在形式，了解硅及其化合物（一二氧化硅为例）的重要性质，知道水泥、陶瓷、玻璃三大硅酸盐产品2、了解工业上高纯硅的制备方法，光导纤维的组成和作用3、学会用氧化物表示复杂的硅酸盐过程与方法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、利用图片、模型、表格、视频、实物、实验及多媒体教学手段，增强直观性形象性情感态度价值观：了解硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域的应用及其与人类文明发展的关系
2、。激发学生研究、开发新材料的意识。【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】C,Si 元素单质及其重要化合物的主要性质及应用【教学流程】引入：同学们知道的跟硅有关的物质 硅的存在形式在地壳中含量为第二位，仅次于氧。在自然界中无游离态的硅，常见的有二氧化硅，硅酸盐等，他们广泛存在于各种矿物和岩石中。硅是构成矿物和岩石的主要成分。一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品1、常见的硅酸盐产品：古代的陶瓷，砖瓦，现代的玻璃，水泥等。2、形形色色的硅酸盐（1）常见的硅酸盐矿物有锆石，红柱石，钙铝石榴子石，镁橄榄石等。2（2）硅酸盐种类多，结构复杂，其表示方法有两种：盐化学式法：如
3、：硅酸钠，硅酸钙 等，此法一般用于组成比较简单的硅酸盐。盐氧化物表示法：锆石（ZrSiO 4） 盐氧化物表示为： 红柱石（Al 2SiO5） ，盐氧化物表示为： 钙铝石榴子石（Ca 3Al2Si3O12） ，盐氧化物表示为： 镁橄榄石（Mg 2SiO4） ，盐氧化物表示为： 正长石（KAlSi 3O8） ， 盐氧化物表示为： 青石棉（Na 2Fe5Si8H2O24） ，盐氧化物表示为： 【注意】3、 硅酸盐的性质（1）一般的硅酸盐热稳定性很高，难溶于水，易与酸反应。常见的易溶于水的硅酸盐主要有：硅酸钠，硅酸钾。（2）硅酸钠的性质I、硅酸钠俗称“泡花碱” ，其水溶液又叫水玻璃， 是建筑行业经常使
4、用的一种黏合剂，也就是一种矿物胶。还可用作木材，织物的防腐剂，防火剂，也可用于肥皂填料。II、化学性质：34、硅酸盐工业产品常见的硅酸盐工业产品有水泥，陶瓷，玻璃。（1）水泥主要原料：反应条件： 主要设备： 反应原理：主要成分：硅酸三钙（3CaOSiO 2）,硅酸二钙（2CaOSiO 2） ，铝酸三钙（3CaOAl 2O3）主要性质：水泥具有水硬性；易被酸腐蚀。在制作水泥过程中加入石膏，加入石膏的作用：水泥，沙子和水的混合物叫水泥沙浆，水泥，沙子和碎石的混合物叫混凝土。混凝土常用钢筋做结构成为钢筋混凝土。（2）陶瓷陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷是以粘土为原料，经过与水混合，成型，干燥，烧结而发生
5、复杂的物理化学变化，冷却即得到陶瓷。陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料。（3）玻璃主要原料： 反应条件： 主要设备： 反应原理：普通玻璃的组成：Na 2OCaO6SiO2主要性质：无固定熔点；粗糙玻璃易于强碱反应，常温下玻璃易于 HF 反应：种类：普通玻璃，有色玻璃（加入 Co2O3呈蓝色，加入 Cu2O 呈红色） ；石英玻璃；光学玻璃；玻璃纤维；钢化玻璃，防弹玻璃等。4【拓展视野】分子筛的介绍（书上 P80 页）二、二氧化硅1、学生自学有关二氧化硅的性质 2、总结有关化学性质酸性氧化物的性质：特性（与 HF）反应：与盐的反应（玻璃工业）：弱氧化性：（与 C 反应）：2、二氧化硅的用途熔沸点高
6、（1710） ，硬度大导光能力强3、二氧化硅的存在二氧化硅有结晶形和无定形两种。天然的二氧化硅称硅石。如：石英，水晶，玛瑙，沙子中也含有小粒的 SiO2 晶体。硅藻土含有无定形二氧化硅，它的表面积大，吸附能力很强，可作吸附剂和催化剂的载体以及保温材料。5纯净的二氧化硅晶体呈无色二、信息材料（硅）1、硅的制备与提纯（自学书上内容）【问题 1】第一个方程式的意义【类比】Na+KCl=NaCl+K KCl 熔点（770 ），NaCl 熔点（801）K 沸点（759 ），Na 沸点（883）， 【问题 2】粗硅的成分有关信息的补充：物质名称 熔点 沸点硅 1414 2900二氧化硅 1723 2230
7、碳 3500 4827碳化硅 2700 3500四氯化硅 70 57.6【关于四氯化硅】高纯四氯化硅为无色透明液体，无毒，常温常压下密度 1.48，熔点-70，沸点 57.6，在潮湿空气中水解而成硅酸和氯化氢。【问题 3】粗硅提纯用氯气处理的原理，反应的氯气如何制取？6【例题】单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度 450500） ，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。相关信息如下：四氯化硅遇水极易水解；硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物
8、；有关物质的物理常数见下表：物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5沸点/ 57.7 12.8 315 熔点/ 70.0 107.2 升华温度/ 180 300 162请回答下列问题：（1）写出装置 A 中发生反应的离子方程式_。（2）装置 A 中 g 管的作用是 _；装置 C 中的试剂是_；装置 E 中的 h 瓶需要冷却的理由是_。（3）装置 E 中 h 瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是_（填写元素符号） 。（4）装置 F 的作用 2、硅的性质与用途物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，熔沸点
9、高，硬度大，良好的半导体材料。7硅的原子结构：硅原子最外层上有 4 个电子，在反应中得失电子都很难，故化学性质稳定。自然界中无单质硅硅的化学性质、常温下，单质硅比较稳定，与氧气，氯气，硝酸，硫酸等很难反应。但与氟气，氟化氢和强碱反应、加热条件下与氧气，氯气，碳等反应。晶体硅的用途：用来制作半导体器件，制成太阳能电池，电脑芯片等。三、CO 2与 SiO2都是酸性氧化物，两者性质有较大差异二氧化碳 二氧化硅物理性质 熔沸点低，常温下是气体，微溶于水坚硬难熔的固体，不溶于水与 C 反应 CO2 + C =（高温）2CO SiO2+2C =(高温) Si+2CO与水反应 可逆反应生成碳酸 不反应与酸反应 不反应 SiO2+4HF=SiF4 + 2H2O与氢氧化钠溶液反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与 CaO 反应 CO2+CaO=(高温) CaCO 3 SiO2+CaO=(高温) CaSiO37
