Кремний. Силикатная промышленность

Разделы: Химия

Цели:

  1. Систематизировать знания о формах существования химического элемента на примере кремния, способствовать формированию знания о свойствах кремния, его оксидов, силикатов.
  2. Сформировать представление о силикатной промышленности: производстве керамики, стекла, цемента (с использованием видеоматериала, отснятого на Красноярском цементном заводе.).
  3. Совершенствовать умение давать характеристику химическому элементу-неметаллу по его положению в Периодической системе Д.И. Менделеева; продолжать формировать умения составлять уравнения химических реакций.
  4. Развивать логическое мышление, умение выделять главное при выполнении заданий, самостоятельность.
  5. Формировать у учащихся интерес к изучению химии при раскрытии применения продукции силикатной промышленности в народном хозяйстве.

Оборудование:

  1. Презентация, видеоматериал, компьютер, проектор, экран.
  2. Коллекция «Природные соединения кремния».
  3. Изделия из керамики, стекла, цемента.
  4. Инструкционные карточки. Схема «Природные соединения Si, их применение».
  5. Пробирки, пробиркодержатель, штатив для пробирок.
  6. Реактивы: растворы НСl и Na2SiO3

Ход урока

Вступительное слово учителя:

Наш урок мы начнём с игры в вопросы и ответы. (Вопросы дополнительно представлены в презентации, слайд № 1.).

  1. На берегу речки дети строят замки, лепят фигурки из …… (песка).
  2. В стихотворении С. Михалкова «Что у вас?» дети говорят:
    «- А из нашего окна Площадь Красная видна!
    А из вашего окошка
    Только улицы немножко».
    Хрупкое, прозрачное, тонкое, защищает наш дом от холода и непогоды.

    О нём говорят: «В избе мёрзнет, а на улице нагревается». Что это? (Стекло).

  3. В горах далёких Шао Линь
    Копали глину – коалин
    Из этой глины с давних пор
    В Китае делали….. (фарфор).

Уч-ся дают ответы на вопросы.

Уч-ль. Вы правильно ответили на мои вопросы.

Вопрос: А теперь подумайте и скажите: Что объединяет названные вами материалы?

(Ответ: в их состав входят соединения кремния).

Уч-ль: И тема нашего урока называется: «Кремний. Силикатная промышленность».

Сегодня мы с вами познакомимся со строением кремния, его свойствами и обзорно с силикатной промышленностью.

Объяснение нового материала с использованием презентации.

1. Кремний, распространение в природе (сл. № 2.)

Кремний (лат. silicium) – Si.

Русское название «кремний» происходит от греч. (кремнос) – «утёс, скала».

По распространенности в земной коре кремний занимает второе место после кислорода. Земная кора более чем на четверть состоит из его соединений. В природе Si существует только в связанном виде.

Наиболее распространены оксид кремния (IV) SiO2 или кремнезём и его разновидности, а также силикаты – соли кремниевой кислоты.

2. Природные соединения кремния (сл. № 3.)

Работа с учебником. Учащиеся самостоятельно ищут в учебнике материал о природных соединениях кремния и называют их.

Объяснение уч-ля.

3. Открытие кремния. (сл. № 4.)

Йенс Якоб Берцелиус (1779-1848 гг.) Шведский химик.

Впервые получил кремний в свободном состоянии в 1824 году

4. Характеристика кремния. (Работа уч-ся в процессе беседы по пунктам плана; краткая запись характеристики кремния на доске - как результат совместной работы с учащимися)

Ребята, сейчас вы, опираясь на ранее полученные знания, охарактеризуете кремний как атом и простое вещество по плану указанному в презентации. (сл. № 5)

  1. Номер группы, периода.
  2. Порядковый номер, массовое число.
  3. Заряд ядра, число протонов, нейтронов, электронов.
  4. Схема строения электронной оболочки.
  5. степени окисления комментирует учитель, опираясь на схему строения атома Si изображённую на доске)
  6. Формула высшего оксида, его характер.
  7. Формула высшего гидроксида.
  8. Формула летучего водородного соединения.

5. Физические свойства кремния (сл. № 6)

Уч-ль: Какие же физические свойства кремния? (Монолог учителя + демонстрация презентации

6. Получение кремния (сл. № 7.)

Уч-ль, материал презентации сообщает о лабораторном и промышленном способах получения кремния.

7. Химические свойства Si (работа со схемой – сл. № 8, инд. работа уч-ся)

Уч-ль: Ребята, используя схему «Химические свойства Si» составьте и запишите в тетрадь соответствующие уравнения реакций.

Правильность выполнения задания уч-ся проверяют по записям ранее написанным на доске

8. Оксид кремния (IV) SiO2 (Объяснение с использованием слайда № 9.)

Уч-ль. В результате горения кремния образовался оксид кремния(IV).

Он обладает специфическими физическими свойствами, каковы они и с чем связаны вы узнаете из данного слайда. Слайд № 9.

9. Химические свойства SiO2

Запись уравнений реакций взаимодействия SiO2 с HF, NaOH, СaO, СaСO3 на доске.

(уч-ся называют возможные продукты реакции).

Уч-ль обращает внимание учеников на то, что кремнезем SiO2 в воде нерастворим, поэтому кремниевую кислоту получают побочным путем, растворяя кремнезем в щелочах. Предлагает запомнить состав силикатного клея.

10. Качественная реакция на силикаты (сл. № 11). Демонстрация опыта. Уравнение реакции записано на доске.

11. Силикатная промышленность. Краткий обзор отраслей и продукции силикатной промышленности

Керамика.

Фарфор = каолин+ глина + кварц + полевой шпат. Родина фарфора – Китай, где фарфор известен уже в 220г. В 1746 г –налажено производство фарфора в России

«Фаянс»-от названия итальянского города Фаэнца. Где в 14-15веках было развито керамическое ремесленничество.Фаянс – отличается от фарфора большим содержанием глины (85%), более низкой температурой обжига.

12. Применение соединений кремния

Природные соединения кремния - песок (SiO2) и силикаты используются для производства стекла и цемента. Из стеклянных нитей, которые в 20 раз тоньше человеческого волоса, изготовляют ткани.

Стекло – хрупкий, прозрачный материал, способен размягчаться и при застывании принимает любую форму. Стекло получают варкой шихты (сырьевой смеси, состоящей из песка, соды и известняка) в специальных стекловаренных печах.

Основные реакции, протекающие при плавке шихты

1. Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2
2. CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2
3. Na2SiO3 + CaSiO3 + 4SiO2 = Na2O * CaO * 6SiO2 - формула оконного стекла

При добавлении оксида свинца получают хрусталь.

Цемент

Цемент – мелкоизмельчённый клинкер с минеральными добавками.

Клинкер - шарики тёмно-серого цвета получают спеканием глины и известняка в специальных вращающихся печах

Производство цемента во вращающейся печи на Красноярском Цементном заводе (видеофильм).

13. Учитель: Ребята, вы получили разнообразную информацию о кремнии и силикатной промышленности. Давайте закрепим знания. (Фр. опрос)

  1. С помощью какого реактива можно обнаружить в растворе силикат?
  2. Можно ли сказать, что кремний входит в состав полудрагоценных камней?
  3. Какое свойство кремния используют в солнечных батарейках?
  4. Чем занимается силикатная промышленность?
  5. Можно ли стеклом склеить бумагу?

Уч-ль. Молодцы, вы хорошо отвечали на вопросы

14. Лабораторный опыт. Ознакомление с природными соединениями кремния.

(Работа в парах, контроль и помощь учителя).

Ребята, перед вами коллекция природных соединений кремния.

Ваша задача рассмотреть соединения кремния, определить их названия и заполнить таблицу, которая помещена в инструкционной карточке.

Лабораторный опыт. Ознакомление с природными соединениями кремния.

Цель: Ознакомиться с образцами природных соединений кремния.

Образцы: силикаты

Алгоритм выполнения опыта.

  1. Рассмотрите образцы природных силикатов.
  2. Заполните таблицу.
Название минерала Формула и название основной составной части Внешний вид Применение
       
       
       
  1. Сделайте вывод о главной составной части силикатов.
  2. Формулы природных соединений кремния:
  1. Яшма SiO2
  2. Кварц SiO2
  3. Кремнезём SiO2
  4. Агат SiO2
  5. Гранит SiO2
  6. Песчаник SiO2
  7. Нефелин Na (ALSiO4)
  8. Полевой шпат K2O x AL2O3 x SiO2
  9. Каолин AL2O3 x 2SiO2 x 2H2O
  10. Асбест H2Mg3Si2O9
  11. Флогопит H2Mg(Si3AlO10) [ (F, OH)2

Лабораторный опыт. Ознакомление с продукцией силикатной промышленности

Цель: Ознакомиться с продукцией силикатной промышленности.

Оборудование: Пронумерованные образцы. Алгоритм выполнения задания:

  1. Рассмотрите образцы продукции силикатной промышленности.
  2. Заполните таблицу.
Вид продукции Номер образца Свойства материала и его применение
Силикатный кирпич    
Фарфор    
Фаянс    
Цемент    
Оптическое стекло    
Хрусталь    
Оконное стекло    

15. Подведение итогов, домашнее задание.

Д\з. Параграф 30, упр. № 4, 5, стр. 144.

Презентация.

Видеоролик.