【第七章】硅及其重要的化合物

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引言

板书

在地壳里，硅的含量在所有元素中居第二位。在自然界里硅只以化合态存在。你能写出一些硅的化合物的化学式吗？这节课我们就来学习硅的化合物的有关知识，先乍二氧化硅的结构及性质。

二、二氧化硅

写出上些含硅化合物的化学式：SiO₂、Na₂SiO₃、H₂SiO₃

设问

你知道研究物质的性质有哪些常用方法？

对于二氧化硅可采用其中的什么方法？

分组讨论。

纷纷说出前面学习中用过的方法。

讨论后说出可用“通过结构认识性质”的方法，同时又与二氧化碳对比进行研究。

讲解

展示

投影

天然的二氧化硅分为晶体和无定形两大类。石英、水晶、硅藻土等都含有二氧化硅，二氧化硅的物理性质怎样？

一块水晶样品，让学生观察后描述。指导学生对比后填写表1-1中的物理性质。

表1（见附1）

描述二氧化硅，填写表1中物理性质中的内容。一学生写在投影片上。

设问

二氧化硅与二氧化碳都是酸性氧化物，为什么二者的物理性质有如此大的差异？请阅闱课本第5~6页二氧化硅的结构部分，填写表1-1中二、三两栏。

回答：结构不同。阅读课本找出原因是二氧化硅为原子晶体，而二氧化碳为分子晶体。

填写表格。

设问

软件演示

二氧化硅晶体的空间结构如何？如何理解二氧化硅的化学式为SiO₂？

二氧化硅晶体的结构模型。

观看后回答：SiO₂晶体是立体网状结构。在SiO₂晶体里，每个Si周围结合四个O，同时每个O与两个Si相结合，在SiO₂晶体中原子个数比为1∶2，因此用“SiO₂”这个式子表示二氧化硅晶体的组成。

教师活动

学生活动

设问

联系二氧化碳化学性质，设想酸性氧化物二氧化硅可能会有哪些化学性质？

回忆CO₂的化学性质：思考后回答：SiO₂的化学性质为能与强碱反应，又能与碱性氧化物反应。

指导阅读

请阅读课本第6页化学性质部分后填写有关SiO₂ 、CO₂的化学方程式。

阅读后填写化学方程式。一学生写在投影片上。

设问

投影

比较二氧化硅和二氧化碳在化学性质上的异同点。

二者化学性质上的异同点。

（见附1）

对比后回答异同点。

设问

为什么二者与碱性氧化物反应时条件有差异？

思考后回答：二氧化硅为原子晶体，且Si—O键键能大。

设问

二氧化硅的性质决定它有什么用途？指导学生阅读课本第7页用途部分。

二氧化硅还有哪些用途？分组讨论。

阅读后小结二氧化硅的用途。小组讨论后发言：可用于光导纤维、制宝石、制单晶硅、制玻璃等。

板书

设问

演示

三、硅酸        硅酸盐

1．硅酸

实验室如何制得硅酸？

将1∶2的HCl滴入饱和Na₂SiO₃溶液中，观察现象。

回答：可用H₂SO₄、HCl、H₂CO₃与硅酸盐反应。

观察记录实验现象：产生白色胶状沉淀。

讲解

投影

这里看到的白求恩色胶状沉淀是原硅酸，它在干燥的空气中不稳定，易失部分水变成白色粉未状的硅酸，所以SiO₂对应的水化物有两种。根据性质填写原硅酸、硅酸、碳酸的对比表。

表2（见附2）

感知原硅酸、硅酸的不同及相互转化。填写表2中的内容。

一学生写在投影片上。

设问

硅酸与碳酸相比哪种物质的酸性强？其理论依据是什么？

如何通过实验加以验证？

思考后回答：碳酸强，因为同主族元素从上至下最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱。          回答：向Na₂SiO₃溶液中通入CO₂气体。

指导实验

验证碳酸比硅酸酸性强。

演示：向Na₂SiO₃溶液中通入CO₂气体，其他学生观察记录现象。

讲解

板书

设问

下面我们了解硅酸盐的知识。

2．硅酸盐

什么叫硅酸盐？阅读课本第8页第一段。

阅读教材，理解硅酸盐是指硅酸、原硅酸和由它们缩水结合而成的各种酸所对应的盐。

讲解

硅酸盐种类很多，大多难溶于水，可溶性硅酸盐，最常见的是Na₂SiO₃，它的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，它有什么用途？

回答：制硅酸。

讲解

展示

板书

实验室里用于制H₂SiO₃，工业上可制成硅酸凝胶，处理后就得硅胶。硅胶是一种很好的干燥剂和催化剂载体。

硅胶样品

3．硅酸钠的用途

（1）制硅胶

观察硅胶。

记笔记。

设问

演示

Na₂SiO₃还有哪些用途？请观察以下几个实验现象。

用玻璃塞塞紧的长期装水玻璃的试剂瓶，拔其瓶塞。

观察到瓶塞拔不出。

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演示

将用水玻璃浸过的且已干燥的布条放在火焰上烧。

将用水玻璃浸过的长期存放的鲜蛋敲碎。

观察到布条没有燃烧。

观察到鲜蛋没有坏。

设问

板书

由这几个实验事实说明Na₂SiO₃有什么用途？

（2）粘合剂；（3）耐火材料；（4）防腐剂。

纷纷说出Na₂SiO₃的用途：作粘合剂、耐火材料、防腐剂等。

讲解

硅酸盐种类繁多，结构复杂，为了方便记忆和计算，常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成。书写顺序为：金属氧化物、二氧化硅、水。若有两种金属氧化，则活泼的在前，较不活泼的在后。

记忆硅酸盐氧化物形式表示的规律。

设问

请用氧化物的形式表示硅酸钠[Na₂SiO_3­]、镁橄榄石[Mg₂SiO₄]、高岭土[Al₂(Si₂O₅)(OH)₄]的组成，一学生写在投影片上。

Na₂O·SiO₂

2MgO·SiO₂

Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O

讲解

粘土也属于硅酸盐，其主要成分是高岭土，可用于制造水泥和陶瓷。

感知粘土的成分和用途。

设问

硅酸盐种类很多，用途很广，试举例说明。

纷纷说出硅酸盐的用途：制玻璃、水泥、陶瓷、砖等。

设问

讲解

为什么在英文中用China表示中国？

陶瓷在我国历史悠久，但目前发展状况不容乐观，还需各位作出不懈努力，宏扬民族文化精髓。

纷纷说出自己的看法：见效是中国人发明并最早使用，欧洲人视中国陶瓷为无价之宝，所以欧洲人把瓷器叫做“China”久而久之 “China”就成了中国的英文名称。

讲解

设问

请大家小结本节课的知识重点。

在这节课中，你我对化学与社会间的关系有什么认识？

思考后回答：二氧化硅的结构及其化学性质。

回答：化学与社会的关系很紧密，社会的进步离不开化学的发展。

作业

课本第9页第4、5、6题。