高中化学苏教版必修一第三单元 含硅矿物与信息材料教案

第三单元 含硅矿物与信息材料

3.3.1 硅酸盐矿物与硅酸盐产品 学案

高考资源网【学习目标】

1. 了解硅在自然界的存在形式,了解硅及其化合物的应用与人类文明发展的密切联系。

2. 掌握陶瓷、水泥、玻璃等重要的硅酸盐产品。

【学习过程】

1. 硅的存在：

（1）在地壳中的含量仅次于    ，居于第   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           、        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. 硅酸盐极其性质

（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：__________________               红柱石___________________

镁橄榄石：_______________              钙铝石榴子石______________

（2）硅酸盐的性质

①Na2SiO3是极少数可溶于水的硅酸盐的一种,其它可溶性的硅酸盐还有________、_________

②Na2SiO3的水溶液俗称________,是建筑业中常用的一种_________,也是一种矿物胶;用水玻璃浸泡过的木材、纺织品既___________又__________。

③Na2SiO3溶液呈碱性,易吸收空气中的CO2,化学方程式______________________________,因此Na2SiO3溶液要________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基础材料。

制造原料：_______(主要成分______),___________;

主要设备：__________________

生产条件：__________________

(注意:生产过程中加入石膏的作用_____________________________)

（3）玻璃：一种重要的工农业原料。

制造原料：____________,____________,___________;

主要设备：__________________

生产条件：__________________

成分：__________________

【知识梳理】

一、             硅酸盐矿物、硅酸盐产品（传统材料）

1.硅酸盐的结构：

（1）          硅酸盐的结构复杂，常用氧化物的形式表示比较方便。硅酸盐结构稳定，在自然界中稳定存在。

（2）氧化物形式书写的规律：

①各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变。

②顺序按先金属后非金属,金属元素中按金属活动顺序表依次排列，中间用“•”间隔。

③注意改写后应与原来化学式中的原子个数比不变。

2．Na2SiO3的性质：Na2SiO3易溶于水，水溶液俗称“水玻璃”。

化学性质：（1）水溶液呈碱性（用PH试纸测），通CO2有白色沉淀：Na2SiO3 + CO2 +2 H2O == Na2CO3 + H4SiO4↓（原硅酸，白色胶状沉淀），离子方程式：SiO32－ ＋ CO2 +2 H2O ＝＝ CO32－ ＋ H4SiO4↓。

原硅酸不稳定，易失水成硅酸：H4SiO4 == H2SiO3 + H2O（硅酸在方程式中可代替原硅酸书写。）

硅酸受热分解：H2SiO3 H2O + SiO2 ，

原硅酸和硅酸都是难溶于水的弱酸，酸性：H2CO3强于H4SiO4或H2SiO3。

(2)硅酸钠溶液中滴加稀盐酸有白色沉淀：

Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓，

离子方程式：SiO32－ ＋ 2H+ == H2SiO3↓.

(3)硅酸和氢氧化钠反应：H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O.

离子方程式：H2SiO3 ＋ 2OH－ ＝＝SiO32－ ＋2H2O 。

3. 硅酸盐产品（传统材料）

水泥:

生产原料：有黏士（主要成分为硅酸盐），石灰石。

设备：水泥回转窑（高温煅烧）。

石膏：调节水泥的硬化速率。

普通玻璃:

生产的原料：石英、纯碱、石灰石

设备：玻璃熔炉（高温熔融）

制玻璃的主要反应：SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑,SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑.

陶瓷:

主要原料：粘土、石英砂

【典题解悟】

【例1】熔融烧碱应选用的器皿是（　　）

　　　　A．石英坩埚　　　　　　　　　　B．普通玻璃坩埚

　　　　C．生铁坩埚　　　　　　　　　　D．陶瓷坩埚

　　解析：石英、普通玻璃、陶瓷中均含有SiO2，高温下，烧碱能与SiO2反应而使坩埚腐蚀：SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O，铁在高温下不与NaOH反应。

　　答案：C

　　点评：实验中选用器皿，既要考虑器皿材料的熔点，又要考虑材料与所盛物质之间能否反应。

　　【例2】高岭土的组成可表示为Al2Si­2Ox（OH）y，其中x、y的数值分别是（　　）

　　　　A．7、2　　　　B．5、4　　　　 C．6、3　　　　 D．3、6

　　解析：解答此题涉及两个未知数x、y，但由化合价规则只能列出一个方程，因而本题要用解不定方程的知识。根据化合价规则，Al为＋3价，Si为＋4价，O为－2价，OH为－1价，则有

　　2×（＋3）＋2×（＋4）＋x×（－2）＋y×（－1）＝0，化简得2x＋y＝14，将A～D中x、y值代入，只有B项符合方程。

　　答案：B

　　点评：由于该化合物中各元素无变价，很容易根据化合物中各元素（或原子团）化合价代数和为零建立不定方程。

　　【例3】三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁Mg2Si3O8·nH2O改写成氧化物的形式为______，它中和胃酸（HCl）的化学方程式是_________________________。

　　解析：本题若直接写三硅酸镁与盐酸的反应，很多学生会感到无从入手或写错方程式。但若能将此硅酸盐改写成氧化物的形式，便可看出该反应可看作是判断碱性氧化物（MgO）、酸性氧化物（SiO2）能否与盐酸反应的问题。

　　答案：2MgO·3SiO2·nH2O；

　　2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl2MgCl2＋3SiO2＋（n＋2）H2O。

　　点评：解题依据是：碱性氧化物与酸反应生成盐和水，酸性氧化物不与酸（盐酸）反应。

【当堂检测】

【课堂练习1】给下列溶液中通入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

【课堂练习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

【课堂练习3】 应用带胶塞的玻璃试剂瓶保存的溶液是 （        ）

（A）烧碱    （B）硫酸钠溶液    （C）水玻璃    （D）浓硫酸

【课堂练习4】 氮化铝（AlN）具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，被广泛应用于电子工业、陶瓷工业等领域。在一定条件下，氮化铝可通过如下反应合成：

  Al2O3 + N2 + 3C 2AlN + 3CO

下列叙述正确的是（  ）

  A．在氮化铝的合成反应中，N2是还原剂，Al2O3氧化剂

B．上述反应中每生成2molAlN，N失去6mol电子

C．氮化铝中氮元素的化合价为－3

D．氮化铝是铝合金中的一种

【课堂练习5】下列物质属于纯净物的是  ①水玻璃 ②水泥 ③玻璃 ④漂白粉 ⑤胆矾 ⑥氯水 ⑦液氯  （     ）

A. ①④　      　B. ①⑤　      　C. ①⑤⑥　　     D. ⑤⑦

【课堂练习6】氢氧化铝胶囊、碳酸氢钠粉剂都因能同胃酸反应，曾用来治疗胃酸过多。三硅酸镁（2MgO·3SiO2·nH2O）和氢氧化铝胶囊一样，在治疗时作用更持久。试写出三硅酸镁同胃酸的主要成分作用的离子方程式：                                      。

2MgO·3SiO2·nH2O＋4H+2Mg2+＋3SiO2＋（n＋2）H2O。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m www.ks5u.com