如何以化学的视角诠释人类社会文明的发展硅酸

各种教育教学者在硅酸盐矿物与硅酸盐产品的课堂中有着激烈的争论，有的从应考的角度，认为这节课不是考试的重点，了解基本知识即可；有的从公开课的角度，认为应该从文化的视角设计本节课的教学，加强化学教学与社会生活的联系、与化学史的融合。应考的角度只能让学生掌握化学基础知识与技能，公开课的角度可以让课堂设计更精巧，令人赏心悦目，使学生学习兴趣更加浓厚。所以对于“硅酸盐矿物与硅酸盐产品”这堂课，常见的两种方式，一种是基础化学知识的简单介绍，另一种就是硅酸盐产品演变的历史文化介绍。其实这两种教育教学方式都有不足之处。将两者取长补短，再结合当今社会科学技术发展的前沿，从化学科学的角度探究硅酸盐的过去、现在和未来，从科学的角度理解人类文明的发展。以下是“硅酸盐矿物与硅酸盐产品”的教学案例。

一、导入新课

导入环节往往花费老师很多的心思，以吸引学生上课的注意力，所谓“好的开端是成功的一半”。在这一环节，我总会向学生传达这样一个观念，现在我们生活的世界是一个人造的世界，充斥着生产加工过的材料，人们衣食住行用的材料并不是天然就存在的，而是人类为不断满足自己生存发展的需要发明创造的，要学会用化学的视角看世界，看人类是如何从自然界获取能源，改变和创造物质，从而提升生产生活质量的。

（多媒体展示）日常生活中常用的材料:玻璃、水泥及陶瓷。老师儿时每当看到这些精致而实用的产品，总会感慨这些材料是怎样制成的。

提出问题：

（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？

揭示主题：地壳中硅元素的含量仅次于氧，硅元素在自然界中主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在，不存在游离态的硅。如何利用自然界中的硅酸盐矿物生产日常所需的硅酸盐产品呢？

二、常见的硅酸盐

（多媒体展示）自然界中的一些硅酸盐的图片及其化学式。

结论：硅酸盐的结构和组成复杂。

硅酸盐组成的表示方法：

（1）盐化学式；（2）氧化物法。

硅酸盐种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式表示其组成。

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注意改写后应与原来化学式中的原子个数保持不变，中间用“·”间隔。③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。

如：硅酸钠Na2SiO3可以表示为Na2O·SiO2。

滑石Mg3（Si4O10）（OH）2可以表示为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）学生练习将下列硅酸盐改写成氧化物的形式。

（1）黏土 Al2（Si2O5）（OH）4 （2）石棉 CaMg3Si4O12

过渡：我们来了解一种重要的硅酸盐——硅酸钠Na2SiO3。

用途：黏合剂、防腐剂、防火剂、制硅胶。

物理性质：无色晶体，能溶于水，其水溶液称为水玻璃。

提出问题：硅酸浓溶液经干燥脱水后可以制得干燥剂硅胶，首先考虑如何利用硅酸钠制硅酸？

用硅酸钠制备硅酸的实验研究。

【实验用品】

药品：稀盐酸、饱和硅酸钠、酚酞试液。

仪器：试管、滴管。

【实验步骤】

向盛有少量饱和硅酸钠溶液的试管里，滴入几滴酚酞试液,然后逐滴加入稀盐酸，振荡，至红色将近褪去时，静置一会儿，观察现象。

【实验现象】

滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸，红色消失，并有透明胶状物质生成。

【实验结论】

Na2SiO3溶液呈碱性，与盐酸反应生成了H2SiO3。

【实验原理】

还可以向饱和硅酸钠溶液中通入过量的CO2制硅酸：

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水溶液发生以下反应：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3↓+Na2CO3从而使硅酸钠变质，因此硅酸钠要密封保存。同时，又由于硅酸钠为矿物胶，有较强的黏性，也不能用磨口的玻璃瓶和玻璃塞，以免瓶口黏结。

文章来源：《硅酸盐学报》 网址: http://www.gsyxbzz.cn/qikandaodu/2021/0224/447.html