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《含硅矿物与信息材料》知识
第三单元含硅矿物与信息材料
第一课时硅酸盐矿物与硅酸盐产品
在日常生活中,我们经常接触到玻璃、水泥、及陶瓷。同学们知道这些硅酸盐是用什么原料生产的吗?那这节课我们就来研究硅酸盐有关的知识。
(1)硅元素在地壳中的含量怎样?(2)硅元素在自然界主要有哪些存在形式?
解析:(1)地壳中硅元素的含量仅次于氧,约占总质量的四分之一。
(2)硅元素在自然界中主要是以硅酸盐和二氧化硅的形式存在。地壳质量的92%是硅酸盐和二氧化硅。
一、常见的硅酸盐
硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐。
硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分,种类很多,结构复杂,常用氧化物的形式来表示组成。其改写的规律: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。
如:滑石Mg3(Si4O10)(OH)2 可表示为3MgO·4SiO2·H2O
硅酸盐组成复杂,一般用氧化物的形式表示它们的组成:
(学生活动)锆石:ZrO2·SiO2 红柱石:Al2O3·SiO2
钙铝石榴子石:3CaO·Al2O3·3SiO2 镁橄榄石:2MgO·SiO2
过渡:在硅酸盐中,硅酸钠是极少数溶于水中的一种,用途广泛,
硅酸钠:Na2SiO3固体俗称泡花碱Na2SiO3 能溶于水,其水溶液俗称“水玻璃”,是工业使用的一种黏合剂,耐火、耐腐蚀。
探究①加水溶解,并检验其溶液酸碱性;(学生活动)(硅酸钠水溶液呈碱性)
②向溶液中通二氧化碳或滴加稀盐酸观察现象;
(学生活动)(向溶液通二氧化碳有白色沉淀生成,滴加稀盐酸也有白色沉淀生成)
Na2SiO3 + 2H2O + CO2 == H4SiO4↓+Na2CO3
Na2SiO3 + 2HCl + H2O == H4SiO4↓+ 2NaCl(制取Na2SiO3)
③再向②中滴加氢氧化钠溶液观察现象。
(学生活动)(白色沉淀溶解) H4SiO4 + 2NaOH == Na2SiO3 + 3H2O
深化理解:实验室保存Na2SiO3溶液的方法
因为硅酸的酸性比碳酸还弱,所以空气中的CO2可以和Na2SiO3水溶液发生如下反应Na2SiO3 + H2O + CO2 == H2SiO3↓+Na2CO3从而使硅酸钠变质,因此保存硅酸钠要密封保存。同时,又由于硅酸钠为矿物胶,有较强的粘性,也不能用磨口的玻璃瓶和玻璃塞,以免瓶口粘结。
过渡:在丰富的硅酸盐中,除硅酸钠外,其它的在工农业生产中的作用如何?下面我们来了解传统的硅酸盐产品的有关知识。
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。
产品主要成分:2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3
[拓展视野]水泥的标号:325、425、525、625,水泥的标号越大其抗压强度越大。
玻璃:是一种混合物
(学生活动)玻璃生产的原料:石英、纯碱、石灰石设备:玻璃熔炉(高温熔融)
主要反应:SiO2 + Na2CO3 高温
Na2SiO3 + CO2↑,SiO2 + CaC