高一第七章硅和硅酸盐工业

第七章 硅和硅酸盐工业第一节  碳族元素教学目的与要求：1、使学生了解碳族元素的性质及其递变规律2、使学生进一步了解运用元素周期律知识学习同族元素性质及其递变规律的方法，并运用这些知识学习碳族元素及其化合物的知识；3、培养学生的思考、判断能力。教学重点：1、碳族元素性质递变规律 2、硅和二氧化硅的化学性质教学难点：硅及二氧化硅的化学性质。教学过程：让学生尽可能多地回忆初中及前面化学所学的碳元素的化合物：一氧化碳、二氧化碳、碳酸钠、碳酸氢钠、甲烷、乙醇、乙酸等。设问：1、碳元素的结构有什么特点呢？ 2、碳元素所在的周期表中的位置如何呢？一、    碳族元素列表比较：元素符号6C14Si32Ge50Sn82Pb元素名称碳硅锗锡铅电子层结构2 42 8 42 8 18 42 8 18 18 42 8 18 32 18 4原子半径随着电了层数的增加，半径逐渐增大元素性质主要化合价4、2（硅无）、4，C、Si、Ge、Sn2价化合物是稳定的，Pb的4价化合物是稳定的。得失电子得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱。性质递变金属性逐渐增强，递变速度很快；非金属性逐渐减弱。单质性质色态从典型非金属快速向金属过渡：不导电半导体导体密度逐渐增大熔沸点逐渐降低与氢化合越来越难，锗、锡、铅不与氢气直接化合化合物性质氢化物稳定性逐渐减小氢化物还原性逐渐增强最高价氧化物对应的水化物酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强。新课的延伸：关于C60介绍：安排同学们阅读课本资料，强调：1： 1985年发现，1996年三位化学家因此荣获诺贝尔化学奖；   碳有多种同素异形体：金刚石、石墨、Cn系列分子（C60是一种单质，它不是化合物，是金刚石和石墨的同素异形体；是由60个C原子靠共价键结合而成的，其中球面由12个五边形和20个六边形构成的球形32面体，其中五边形彼此不相连，只与六边形相连。由于C60分子的结构酷似足球，所以又称其为足球烯。除C60外，具有封闭笼状结构的的还可能有C28 、C32 、C50 、C70 、C84C240 、C540等，统称为富勒烯，不存在离子键）。二、硅讲述：硅在地壳中分布很广，含量居第二位，仅次于氧。单质（自然界无游离态）：晶体、无定形     1、硅元素  二氧化硅、硅酸盐：构成矿物及岩石 2、晶体硅的物理性质灰黑色、金属光泽、硬而脆，结构与金刚石相似，有较高的熔沸点及硬度；导电性介于导体与半导体之间，与锗相似，是良好的半导体材料。3、硅的化学性质 与碳元素比较，化学性质相似。安排【讨论】 常温下，可与氟气、氢氟酸、强碱反应，不与氧气、氯气、硫酸、硝酸反应  加热条件下，在氧气中燃烧：SiO2=SiO2Q硅的用途集成电路、晶体管、硅整流器、太阳能电池；硅合金：4%合金变压器铁芯 15%合金耐酸设备5、硅的制备工业上用二氧化硅为原料提取：SiO22C=Si2CO粗硅提纯：粗硅SiCl4纯硅 碳和硅的比较三、二氧化硅1、存在与物理性质：广泛存在于自然界中，也叫硅石，艰硬难熔的固体，代表物为石英晶体水晶2、化学性质：酸性氧化物，不与水、除氢氟酸以外的酸反应SiO2 CaO = CaSiO3SiO2 2NaOH =Na2SiO3+ H2O（提示：硅酸钠溶液为粘稠状液体，常用着矿物胶） 讨论：实验室中盛放碱液的试剂瓶为什么不用玻璃塞？实验室盛放氢氟酸的试剂瓶为什么不用玻璃瓶？（因为玻璃中含有SiO2，碱液与SiO2反应生成粘稠的硅酸钠，把玻璃塞与瓶口粘住，不能打开。） 3、用途：水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品SiO2是制光导纤维的重要原料较纯的石英用于制造石英玻璃石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料4：SiO2与CO2性质的对比： SiO2 CO2结构 原子晶体 分子晶体物性 熔点高，硬度大 熔点低，硬度小思考：你能说说为什么CO2的熔点比SiO2的熔点要低？（决定晶体的熔沸点首先要看晶体类型，CO2是分子晶体，而SiO2是原子晶体。1个Si原子与周围的4个O原子形成4个共价键，每1个O原子与两个Si原子相结合。实际上，二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子按1：2的比率所组成的立体网状原子晶体，我们通常用“SiO2”的式子表示二氧化硅的组成。你还能想起SiO2的晶体结构模型吗？）思考：你能说说CO2作为酸性氧化物，它有哪些性质？化性：1通性：(1)与H2O 不反应，但仍是硅酸酸酐 生成H2CO3是碳酸酸酐(2)与碱 2NaOH+SiO2 NaOH+CO2NaHCO3 Na2SiO3+H2O 2NaOH+CO2Na2CO3+H2O （注意：NaOH与CO2的量不同，则产物不同） (3)与盐 SiO2+Na2CO3 Na2CO3+CO2+H2O Na2SiO3+CO2 2NaHCO3NaSiO3+CO2+H2O Na2CO3+H2SiO3(说明碳酸酸性比硅酸酸性要强) (4)与碱性氧化物反应：SiO2+CaO CaSiO3 CO2 + CaO = CaCO32.氧化-还原性：SiO2+2C Si+2CO C+ 3.特性：与酸 常温溶于HF SiO2+4HF=SiF4+2H2O，所以，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，应用塑料瓶。硅酸盐硅酸钠、高岭石，构成地壳岩石的主要成份 硅酸、硅酸盐都可以用元素的氧化物形式来表示其组成：硅酸：SiO2·H2O、SiO2·2H2O硅酸钠：Na2SiO3NaO·SiO2高岭石：Al2（Si2O5）（OH）4Al2O3·2 SiO2·2H2O第二节 硅酸盐工业简介教学目标1.使学生对硅酸盐工业及一些产品有大致印象。2.激发学生学习化学的兴趣，使学生对化学与生产、生活实际的联系有进一步的认识。3.扩大学生的知识面，激发学生的求知欲。教学重点使学生真正地认识到硅酸盐工业与人类生产、生活密切相关。教学难点：水泥、玻璃、陶瓷的生产原理教学过程师首先，我们来了解一下水泥的有关知识。板书一、水泥师水泥是一种非常重要的建筑材料。请大家阅读课本有关内容，并填写下表。投影展示水泥主要原料主要设备反应条件普通水泥的主要成分主要性质学生阅读完课本后，可由学生回答，教师填写上表答案：粘土石灰石(石膏)适量水泥回转窑高温硅酸三钙：3CaO·SiO2硅酸二钙：2CaO·SiO2铝酸三钙：3CaO·Al2O3水硬性师由上表可以看出，水泥最主要的性质是水硬性。即跟水混合搅拌并静置后，很容易凝固变硬，由于水泥具有这一优良特性，被用作建筑材料。又由于它在水中也能硬化，因此是水下工程必不可少的材料。问建筑用粘合剂水泥沙浆的成分是什么？生是水泥、沙子和水的混合物。问混凝土又是由什么做成的呢？生是由水泥、沙子和碎石混合而成。师目前，我国已成为世界上生产和使用水泥制品最多的国家。大家知道吗？解放前水泥曾被称为“洋灰”，就是现在，也仍然还能听到这种叫法。叫“洋灰”的原因是什么呢？二、玻璃师请大家阅读课本P153有关玻璃的内容，并填写下表。投影展示玻璃主要用料反应条件玻璃窑中发生的主要反应成 分学生阅读完课本后，由学生回答，教师填写上表纯 碱石灰石石 英高温Na2CO3+CO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2Na2SiO3CaSiO3SiO2高温高温师上表所反映的是制造普通玻璃时所用的原料、主要反应及普通玻璃的主要成分。问上述玻璃窑中发生的反应，能否证明硅酸的酸性比碳酸强呢？说明理由。生甲能。根据复分解反应的条件，强酸可以制弱酸。生乙不能。从碳和硅在周期表中的相对位置，应该是碳酸酸性强于硅酸。师二氧化硅能与碳酸钙和碳酸钠反应生成二氧化碳，是由于该反应的反应物均为固体，在高温下发生反应时，生成的二氧化碳气体脱离反应体系使反应得以进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸强，酸性强弱的本质是酸电离出氢离子的难易程度。我们已学的复分解反应的规律，仅是适用于溶液里的反应，不能套用高温条件下物质之间的反应。展示一小块普通玻璃问大家看，这是一块普通玻璃，当我们把若干块普通玻璃叠加，或从侧面看这块玻璃时，它都是绿色的。为什么？生因为原料中混有二价铁的缘故。展示一块红色玻璃，一块蓝色玻璃问它们和我刚才取的那块普通玻璃的颜色不一样，是什么造成了它们的这种差别呢？生是因为在制造玻璃的过程当中，加入了金属氧化物。在红色玻璃中加的是氧化亚铜(Cu2O)，在蓝色玻璃中加的是氧化钴(Co2O3)。师很好。也就是说在制造玻璃的过程中，当我们加入某些金属氧化物时(如二氧化锰、二氧化锡等)，会使玻璃呈现不同的颜色。问请大家根据生活经验，说一下普通玻璃的优点和缺点是什么？生甲玻璃的透光性能好，但易碎，并且易伤人。生乙玻璃的透明度高，比如可以让我们看见试管里或烧瓶里的反应，还可以看见商店橱窗里的东西。生丙用玻璃制成的物品美观，但就是不结实，如窗户上的玻璃，很容易打破。生丁玻璃不耐热，开水都能把它炸裂。师大家说得都很好。也正是为了让玻璃“弃恶扬善”，玻璃专家们进行了深入的研究，并不断地制成有各种各样性能的特种玻璃。如石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃等。几种玻璃的特性和用途种 类特 性用 途普通玻璃在较高温度下易软化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等光学玻璃透光性能好，有折光和色散性眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸透镜等光学仪器玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀太空飞行员的衣服、玻璃钢等钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂运动器材；微波通讯器材；汽车、火车窗玻璃等师(手取一根玻璃管)大家看，这是由普通玻璃做成了一根玻璃管，现在，我把它放在酒