必修1专题3-含硅矿物与信息材料(六校-徐政波)

精锐教育学科教师辅导讲义讲义编号学员编号：年级：课时数：3学员姓名：辅导科目：化学学科教师：徐政波课题含硅矿物与信息材料授课日期及时段教学目的熟练掌握硅、二氧化硅硅酸盐的性质。了解硅酸盐在生活中的应用。教学内容【学情分析】本节课要求学生了解硅酸盐材料在生活中的应用，需要学生多看多想，才能把这节学好。【课前检测】1、在自然界里，硅存在于地壳的各种矿物和岩石中的形式是

〔

〕

A、晶体硅

B、二氧化硅

C、硅酸

D、硅酸盐

2、以下说法中不正确的选项是

〔

〕

A、硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅

B、水泥、普通玻璃都是混合物

C、生产水泥和玻璃都必须用石灰石

D、用纯洁的石英制成石英玻璃,它的膨胀系数小,常用来制造耐高温的化学仪器

3、以下物质的主要成分不属于硅酸盐的是

〔

〕

A、水晶

B、陶瓷

C、水玻璃

D、普通玻璃

4、融化烧碱应选用的坩埚是

〔

〕

A、铁坩埚

B、玻璃坩埚

C、石英坩埚

D、瓷坩埚【知识梳理】

1、硅的存在：〔1〕在地壳中的含量仅次于氧，居于第二位；

〔2〕在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态态存在的硅。如SiO2、CaSiO3

等；

〔3〕化合态的硅广泛存在于地壳的各种矿物和岩石里，是构成矿物和岩石的主要成分。

2、硅酸盐及其性质

〔1〕硅酸盐组成的表示方法

①盐化学式法

如:硅酸钠：Na2SiO3、硅酸钙：CaSiO3，此法用于组成简单的硅酸盐。

②盐氧化物法

如:锆石：ZrO2•SiO2

红柱石：Al2O3•SiO2

镁橄榄石：2MgO•SiO2

钙铝石榴子石：3CaO•Al2O3•SiO2

〔2〕硅酸盐的性质

①Na2SiO3是极少数可溶于水的硅酸盐的一种。②Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,是建筑业中常用的一种黏合剂,也是一种矿物胶;用水玻璃浸泡过的木材、纺织品既耐腐蚀又不易着火。

③Na2SiO3溶液呈碱性,易吸收空气中的CO2,因此Na2SiO3溶液要密封保存。

3、硅酸盐产品(查阅资料或者参观玻璃厂、水泥厂了解水泥和玻璃是如何生产的)

〔1〕陶瓷：中国是瓷器之都,新石器时代就已经掌握了炼陶技术,陶瓷不仅广泛应用于生活,而且在电子工业,原子能工业,宇航事业等方面发挥越来越重要的作用。

〔2〕水泥：建筑业中使用最普遍的根底材料。

制造原料：黏土(主要成分铝硅酸盐),石灰石;

主要设备：回转窖

生产条件：高温煅烧〔3〕玻璃：一种重要的工农业原料。

制造原料：石灰石,纯碱,石英;

主要设备：玻璃熔炉

生产条件：高温

成分：Na2O•CaO•6SiO2[水泥、玻璃、陶瓷的比拟]水泥玻璃陶瓷生产原料粘土、石灰石、石膏纯碱、石灰石、石英(过量)粘土生产设备水泥回转窑玻璃窑生产原理将原料磨细，混合后在水泥回转窑中煅烧，再参加适量石膏，并研成细粉Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑烧制前在坯体上涂彩釉主要成分硅酸三钙(3CaO·SiO2)硅酸二钙(2CaO·SiO2)铝酸三钙(3CaO·A12O3)Na2SiO3、CaSiO3、SiO2〔Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2或Na2O·CaO·6SiO2〕重要性质具有水硬性，跟水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬无固定熔点，在一定温度范围内逐渐熔化〔玻璃态物质〕具有抗氧性，耐高温，绝缘，易成形种类矿渣硅酸盐水泥、沸石岩水泥有色玻璃：(参加Co2O3后的玻璃呈蓝色，参加Cu2O后的玻璃呈红色．普通玻璃呈淡绿色是因为原料中混有Fe2+)、石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃土器、陶器、炻器、瓷器例题1、三硅酸镁晶体被用来治疗胃溃疡患者的胃酸过多症，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。三硅酸镁晶体化学式为Mg2Si3O8·nH2O。(1)用氧化物的形式表示三硅酸镁的化学式。(2)写出该药物中和胃酸的化学方程式。【解析】用氧化物的形式表示硅酸盐的时候，应注意书写顺序：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水。第二问假设直接写三硅酸镁与盐酸反响，许多同学会感到无从下手。应以氧化物形式书写。碱性氧化物(MgO)能与盐酸反响，而SiO2不能与盐酸反响，可当成杂质，最后写出正确的方程式。【答案】(1)2MgO·3SiO2·nH2O(2)2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl===2MgCl2＋(n＋2)H2O＋3SiO2二氧化硅与信息材料一、二氧化硅〔SiO2〕

1、存在：二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。天然二氧化硅的矿物有：硅石、水晶、石英、玛瑙、石英砂等。

2、物理性质：①状态：无色透明晶体或白色粉末；②熔、沸点高；③硬度大；④难溶于水。

3、化学性质：

〔1〕结构：二氧化硅晶体与金刚石结构相似，具有高硬度、高熔沸点特征。

〔2〕具有酸性氧化物的通性；

①二氧化硅与氧化钙〔高温〕：SiO2＋

CaO===Ca2SiO3

②二氧化硅与氢氧化钠溶液：

SiO2＋2NaOH===Na2SiO3+H2O

〖思考〗实验室盛放碱液的试剂瓶常用橡皮塞，不用玻璃塞，就是为了防止玻璃受碱液腐蚀生成Na2SiO3而使瓶口和塞子粘在一起。

写出反响的离子方程式：

。

③二氧化硅与碳酸钠〔高温〕：SiO2＋

Na2CO3==Na2SiO3+CO2↑

〔3〕不跟酸〔除HF外〕反响：

SiO2＋4HF==

SiF4+2H2O

〔雕刻玻璃、腐蚀玻璃〕

〔4〕与C反响〔高温〕：①SiO2＋2CSi+2CO↑

4、用途：即为硅石、水晶、石英、玛瑙、石英砂等的用途。

用于制造光导纤维、石英玻璃、电子光学仪器、精密仪器轴承、耐磨器皿等。

二、硅

1、物理性质：晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，熔点和沸点都很高，硬度也很大〔因为它的结构类似于金刚石〕，是良好的半导体材料，广泛应用于电子的各个领域。

2、化学性质：很稳定

〔1〕常温下不与O2、Cl2、H2、浓H2SO4、浓HNO3等反响。2，常见的反响

3、硅的制备

工业上用炭自在高温下复原二氧化硅的方法，制得含有少量杂质的粗硅。将粗硅在高温下跟氯气气反响生成四氯化硅，四氯化硅经提纯后，再用氢气复原，就可以得到高纯度的硅。

工业制法：二氧化硅－→粗硅－→四氯化硅－→精硅〔写出化学方程式〕

例题2以下关于硅的说法中，不正确的选项是 ()A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反响D．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属反响【解析】此题考查硅的物理性质、化学性质。【答案】C【重难点突破】例题3有一粗铝，含铁和硅两种杂质，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的H2。那么该粗铝中铁和硅的关系正确的选项是 ()A．物质的量之比为1∶1B．物质的量之比为2∶1C．质量之比为4∶1D．质量之比为2∶1解析一定量铝与酸或氢氧化钠反响放出的氢气量相等，那么据题意可知，粗铝中的铁与酸反响放出的氢气和硅与氢氧化钠反响放出的氢气量相等，依据反响Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑可知，Fe与Si的物质的量之比为2∶1时产生H2的量相等，而Fe与Si的物质的量之比为2∶1时其质量之比为4∶1。答案BC例题4.几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如下图：(1)写出图示反响的几种物质的化学式：A____________，B____________，C____________，D____________，E____________，F____________。(2)写出以下反响的化学方程式：①B―→A：__________；②B―→E：__________。(3)写出以下溶液中反响的离子方程式：①A―→D______________________________；②D―→F______________________________。【解析】此题的突破点在于A和B，含Si的物质与碳在加强热的条件下能反响的只有Si和SiO2，所以A为Si，B为SiO2，那么由Si的相关知识可推出C为H2SiO3，D为Na2SiO3，E为CaSiO3，F为H4SiO4【课堂练习】

1、给以下溶液中通入CO2气体，不可能产生沉淀的是

〔

〕

(A)氯化钙和硝酸钡的混合液

(B)稀的水玻璃

(C)偏铝酸钠溶液

(D)碳酸钠饱和溶液2、在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要的原料是〔

〕

(A)生石灰

(B)石灰石

(C)石英

(D)纯碱3、地壳中含量第一和第二的两元素形成的化合物,不具有的性质

(

)

A、熔点很高

B、能与水反响生成对应的酸

C、可与纯碱反响

D、与碳在高温下反响可制取两元素中的一种单质

4将30gSiO2和足量的碳在高温下发生反响SiO2+2C

==

Si+2CO↑，以下表达中正确的选项是(

)

A.有0.5molSiO2参加反响

B.反响中有12g碳被复原

C.反响中生成了2.24LCO(标准状况)

D.反响中有0.5×6.02×1023个电子发生转移

5以下各组物质间，不能发生反响的是(

)A、二氧化硅与氧化钙〔高温〕

B、二氧化硅与氢氧化钠〔常温〕

C、二氧化硅与碳〔高温〕

D、二氧化硅与浓硝酸〔常温〕

6、关于硅的说法中，不正确的选项是(

)

A、硅是地壳中含量较丰富的元素

B、在自然界里，硅存在于各种矿物质和岩石中的形式是硅酸

C、晶体硅的结构与金刚石相似，都具有较高的熔沸点

D、晶体硅是良好的半导体材料

7、工业上制造金刚砂〔SiC〕的化学方程式是SiO2＋3C＝＝SiC＋2CO↑，在这个氧化复原反响中，氧化剂和复原剂的物质的量之比是(

)

A、1︰2

B、2︰1

C、1︰1

D、3︰58、高岭土的组成可表示为Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的数值分别为

〔

〕

A、7、2

B、5、4

C、6、3

D、3、6

9、以下物质中，既不能与盐酸反响，又不能烧碱溶液反响的是

〔

〕

A、水玻璃

B、二氧化硅

C、一氧化碳

D、氧化铝

10、向以下物质的饱和溶液中通入CO2，不发生反响的是

〔

〕

A、NaAlO2

B、NaHSO4

C、Na2SiO3

D、Ca(ClO)2

11、能贮存在带磨口塞的玻璃试剂瓶中的试剂是

〔

〕

A、KOH溶液

B、浓H2SO4

C、水玻璃

D、氢氟酸

12、等质量的Si和O2在密闭容器中反响后，剩下固体中含氧质量分数是

〔

〕

A、＜50%

B、＝50%

C、＞50%

D、不能确定【课堂小结】【课后作业】一、选择题1.以下有关说法正确的选项是A．水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，所以所有的硅酸盐都不溶于水B．水泥的主要成分有硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)及其他一些成分，所以硅酸盐都是氧化物C．陶瓷分为土器、陶器、瓷器、炻器，与原料粘土的纯度有关D．普通玻璃是透明的，所以硅酸盐也是透明的2.磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可用于制成人造骨骼，这是利用了这类材料的

A.耐高温的特性

B.电学特性

C.光学特性

D.生物功能3.反响CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑能说明的是

A.CaCO3的热稳定性不如CaSiO3强

B.C的非金属性比Si的强C.碳酸的酸性比硅酸强

D.SiO2的氧化性不如CO2的强4.有关普通玻璃的表达，错误的选项是

A.玻璃是混合物B.制玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英、粘土C.玻璃不是晶体D.玻璃无一定的熔点5.以下不属于陶瓷制品的是A．秦兵马俑

B．坩埚

C．研钵

D．蒸发皿6.以下说法中，正确的选项是A.水晶和陶瓷的主要成分都属于硅酸盐

B.单质硅是制造光导纤维的材料C.硅酸钠是制备硅胶和木材防火剂的原料

D.工业上用盐酸刻蚀玻璃7.某硅酸盐样品含锌58.6%，其化学组成用氧化物形式可表示为nZnO·SiO2，那么n值等于A.2

B.3

C.1

D.1/28.以下表达正确的选项是A.CO2通入Na2SiO3溶液中可以得到硅酸B.因为高温时SiO2与Na2CO3反响放出CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强C.SiO2是酸性氧化物，它不溶于水也水溶于任何酸D.在制玻璃、制水泥的工业生产中，都需要的原料之一是石灰石9.光纤通信70年代后期开展起来的一种新型通信技术，目前长距离光纤通信系统已投入使用，光纤通信的光学纤维是由以下哪种物质经特殊工艺制成的A.碳

B.石英

C.锗

D.硅二、填空题10.获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的飞速开展离不开材料科学的推动。〔1〕光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维，利用光缆通讯，能同时传输大量信息。制造光纤电缆的主要原材料的化学式是______________，它属于_______________材料。〔2〕信息产业的核心材料是高纯度的硅，高纯度的单晶硅生产方法之一：SiO2Si〔粗硅〕SiHCl3〔沸点31.5℃〕Si超纯硅〔多晶硅〕单晶硅近代用得较多的另一种方法〔之二〕是：用金属硅化物〔Mg2Si〕与盐酸作用制得硅烷，再热分解硅烷可得高纯硅。单晶硅可用来