人教版高二化学 第七章 第一讲碳硅及其化合物教案

人教版高二化学 第七章 第一讲碳硅及其化合物教案

‎ ‎ 第七章 硅和硅酸盐工业 学法指导 ‎ 1．要注意知识的纵向和横向对比。‎ ‎ 纵向，即碳族元素的单质及化合物性质的递变规律的研究。如CH4和SiH4的稳定性强弱的比较，H2C03和 H2Si03，的酸性强弱的比较等。‎ ‎ 横向，即碳族元素跟同周期的氮族元素、氧族元素和卤素元素的对比。如Si、P、S、Cl的非金属强弱的比较，氢化物的稳定性、最高价氧化物对应水化物酸性强弱的比较等。‎ ‎ 2．要注意知识的归纳总结。如归纳硅及其化合物之间的转化关系，水泥、玻璃、陶瓷的生产过程等。在归纳时要注意各物质的特殊性，如CO的毒性和还原性，SiO2的特性(与Na2CO3、HF反应)等。‎ ‎ 3．要重视所学知识与社会、生产、科技的联系。如半导体材料与计算机技术的联系，光导纤维与通讯的联系等 考点说明 ‎ 碳、硅等元素知识也是非金属元素的命题热点之一，该类试题常以元素及其化合物知识为载体与化学基本概念、基本理论、化学实验及化学计算密切结合。考查的内容主要有：‎ ‎ 1．C、CO的还原性；‎ ‎ 2．CO、CO2的检验与鉴别；‎ ‎ 3．CO2、CO等气体的制取和收集；‎ ‎ 4．CO2与NaOH、SO2与C等反应产物的确定及计算；‎ ‎ 5．几种新型无机非金属材料的性能和重要用途；‎ ‎ 6．环境保护，消除碳氧化物污染的综合应用。‎ ‎ CO2作为化学与生物学相互联系的重要物质(CO2是植物光合作用的反应物，是动物新陈代谢的产物)，在今后的综合测试中应引起重视。‎ ‎ 7．金刚石、石墨、晶体硅、二氧化硅的结构和性质 第一讲 碳、硅及其化合物 第一节 碳族元素 ‎ 碳族元素位于元素周期表的ⅣA族，包括C、S、Ge、 Sn、Pb，最外层电子数均为4个，易形成共价化合物。 ‎ ‎1．碳族元素性质的递变规律 ‎ ‎ ‎ - 5 -‎ ‎ ‎ ‎ 元素 性质 碳(C)‎ 硅(Si)‎ 锗(Ge)‎ 锡(Sn)‎ 铅（Pb）‎ 主要化合价 ‎+2、+4‎ ‎+4（只有+4）‎ ‎+2、+4‎ ‎+2、+4‎ ‎+2、+4‎ 单质色、态 无色或黑色固体 灰黑色固体 灰白色固体 银白色固体 蓝白色固体 氢化物RH4的稳定性 主要氧化物 CO、CO2‎ SiO2‎ GeO、GeO2‎ SnO、SnO2‎ Pb、PbO2‎ 最高价氧化物的水化物 化学式 H2CO3‎ H2SiO3 H4SiO4‎ Ge(OH)4‎ Sn(OH)4‎ Pb(OH)4‎ 酸碱性 酸性递减 碱性递增（多数有两性）‎ 金属性、非金属性 非金属性递减、金属性递增 ‎ 2．碳的化学性质 ‎ 碳在常温下性质比较稳定，很难被氧化，但在点燃或加热的条件下也能跟其它物质发生化学反应。‎ ‎ ①还原性：_________________________________________‎ ‎ ②可燃性: __________________________________________‎ ‎ ③氧化性：__________________________________________‎ ‎ 3．一氧化碳和二氧化碳的比较 ‎ （1）一氧化碳 ‎ 物理性质 ‎ 五色无味气体，剧毒(结合血红蛋白)，难溶于水 ‎ 化学性质 ‎ ①可燃性 ‎ ‎ ②还原性(与Fe3O4、CuO、H2O的反应)‎ ‎ ③不成盐氧化物 ‎ 实验室制法 ‎ 收集方法:排水法 ‎ 检验方法:点燃后在火焰上方罩上干燥的烧杯，无水雾出现，罩沾有澄清的石灰水的烧杯，出现浑浊 ‎ 工业制法主要用途:燃料、还原剂、化工原料 ‎ （2）二氧化碳 ‎ 二氧化碳物理性质：无色略带酸味气体，无毒，能溶于水(1:1)固体时俗称干冰 ‎ - 5 -‎ ‎ 化学性质 ‎ ①不能燃烧，一般情况下不助燃；‎ ‎ ②氧化性(与C、Mg的反应)‎ ‎ ③酸性氧化物(与碱及碱性氧化物的反应)‎ ‎ ④与盐[Ca(ClO)2、Na2SiO3、NaAlO2、 C6H5ONa]‎ ‎ 收集方法：向上排空气法 ‎ 体验：使澄清的石灰水变浑浊煅烧石灰石：CaCO3=CaO+CO2↑‎ ‎ 用途：灭火剂、致冷剂、人工降雨、制纯碱、尿素等作用 ‎ 4．硅及化合物 ‎ ‎ (1)硅 ‎ ①晶体结构：与金刚石的晶体结构类似，是正四面体型空间网状结构的原子晶体。‎ ‎ ②物理性质：硬度大、熔点高，具有金属光泽，是一种半导体，只能以化合态存在于自然界。‎ ‎ ③化学性质：不活泼。注意下列化学反应的条件，前三者常温反应，后四者需加热。‎ ‎ 第三个化学反应方程式说明NaOH等碱性溶液不使用玻璃塞的试剂瓶。‎ 第四个化学方程式说明氢氟酸能用玻璃试剂瓶，而应用塑料瓶。‎ ‎ (3)硅酸 ‎ ①制法：用可溶性硅酸盐与酸反应制取：‎ ‎ (思考，上述反应说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强这是为什么?)‎ ‎ ②化学性质 ‎ 常温可与F2 、HF 、NaOH 反应，加热条件下可与O2、H2 HNO3 Cl2 等物质反应 ‎ （2）二氧化硅 ‎ 结构 ‎ 化学性质：酸性氧化物（与碱性氧化物反应、碱反应），特殊反应（HF ）,与碳反应 ‎ （3）硅酸 ‎ 制法 ‎ 化学性质 课堂之外 ‎ 硅的制取 ： 在半导体及集成电路的发展史上，硅是极其重要的角色，因此研究计算机的地方称为硅谷，集成电路需要超纯度的硅，它是怎样产生的呢?‎ ‎ SiO2+2CSi+2CO↑‎ ‎ 主要副反应为：SiO2+3CSiC+2CO↑ ‎ ‎ 因此生产的粗硅所含的杂质有C、SiO2、SiC等，它们都是高熔沸点物质。为了提纯硅采用下列方法：‎ ‎ SiCl4的沸点很低，可以采用蒸馏的方法反复提纯，直所需的纯度。‎ ‎ 2.铅的化合物与铅污染 ‎ 铅的应用很广，如铅蓄电池、汽油抗爆震的添加剂四乙基铅[Pb(C2H5)]等，古代也有人用铅制成器皿，但铅是有毒的，古罗马帝国时兴用铅皿煮酒以消除酸味：‎ Pb+ 2CH3COOH＝(CH3COO)2Pb+H2↑‎ ‎ (醋酸) 铅糖 ‎ - 5 -‎ ‎ 但由于铅糖是有毒的，不少的人因此而中毒。现代铅污染主要来源于汽车的尾气，环保部门已在很多城市禁止使用含铅汽油。‎ 考题解析 ‎ 例下列关于硅的说法不正确的是 ( )‎ ‎ A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体 ‎ D．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 ‎ C硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应 ‎ ‎ D．当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属反应 ‎ [解析] 常温下，硅可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应，加热和高温条件下，硅能与氧气、氢气起反应。选C。‎ ‎ [答案] C ‎ 例 下列关于碳族元素的说法中，错误的是( )‎ ‎ A．它们从上到下的非金属性向金属性递变的趋势比卤族元素明显 ‎ B．碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱 ‎ C．碳族元素原子的最外层都有4个电子 ‎ D．主要化合价有+2价和+4价，大多数+2价化合物稳定 ‎ [解析] 由碳族元素主要化合价及有关物质性质递变规律,‎ A、B、C说法正确，D不正确。因为C、Si、Ge、 Sn的+4价化合物都是稳定的，而只有铅的+2价化合物是稳定的。‎ ‎ [答案] D 素质培养训练 一、选择题(每小题有1—2个选项符合题意) ‎ ‎1．在下列反应里，氧化剂和还原剂的物质的量之比与质量之比不一致的是 ( )‎ ‎ A．C12+H2O=HClO+HCI ‎ B．3NO2+H2O=2HNO3+NO ‎ C．SiO2+3C C+2CO ‎ D．Si+O2 2SiO2 ‎ ‎2．实验室存放下列各试剂的瓶塞必须用橡皮塞的是( )‎ ‎ A．氢氧化钾溶液 B．硫酸溶液 ‎ C．新制氯水 D．氯化钙溶液 ‎ ‎3．据统计数字表明，全球气候逐年变暖，其后果是气候异 常、生态平衡被打破、海平面升高等，造成这种变化的“罪魁”是 ( )‎ ‎ A．SO3 B．CO2 C．CO D．Cl2 ‎ ‎4．将4.14gPb充分氧化，得到氧化物的质量为4.46g，则生成的氧化物化学式为 ( )‎ ‎ A．PbO2 B．Pb3O4 C．PbO D．Pb2O5 ‎ ‎5．(全国高考题)最近科学家制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状的结构，化学式为C60。下列说法中不正确的量 ( )‎ ‎ A．C60是一种新型的化合物 ‎ - 5 -‎ ‎ B．C60和石墨都是碳的同素异形体 ‎ C．C60是一种新的碳单质 ‎ D．C60的相对分子质量为720 ‎ ‎6．常温下，下列物质中能与二氧化硅起化学反应的是( )‎ ‎ ①浓硝酸、②水、③王水、④氢氟酸、⑤氢氧化钾溶液 ‎ A．①② B．②④ C．④⑤ D．③④ ‎ ‎7．某元素位于周期表中的IVA族，它是良好的半导体材料，其金属性比非金属性强，所以通常认为它是金屑，此元素可能是 ( )‎ ‎ A．Si B．Ge C．Sn D．Pb 二、填空题 ‎ ‎8．检验石灰石里是否含有石灰石和石英的方法是：取少许试样，加入过量的___________，有__________现象说明石灰石里含有__________，充分振荡后过滤，有滤渣存在说明含__________。 ‎ ‎9．在元素周期表中，位于第三周期第1VA族元素A的原子结构示意图是__________。元素A的最高价氧化物的化学式是__________。元素A的气态氢化物的稳定性比它上一周期同族元素E的气态氢化物________。与A相邻的同一周期的C、J两元素分别是__________和__________。A、E、C、J四种元素最高价氧化物对应水化物的化学式分别为__________、__________、__________和__________在这四种物质中，__________的酸性最弱，__________的酸性最强。‎ ‎10．将5g含有SiO2的石灰石与267mL0.5mol／L的盐酸反应，所得CO2在标准状况下的体积为1064mL。‎ ‎ (1)中和剩余的盐酸，需1mol／L NaOH溶液__________mL。‎ ‎ (2)煅烧1t这种不纯的石灰石，最后残留物质量为杂质的粗硅。将粗硅在高温下跟氯气反应生成四氯化硅，SiCl4经分馏提纯后，再用氢气还原得纯硅。写出制粗硅的方法和制得纯硅的所有化学方程式标出上述反应中的氧化剂、还原剂，画出电子转移的方向和总数。‎ ‎ ____________________________________‎ ‎ _____________________________________ ‎ ‎ ______________________________________。‎ ‎10．阅读下列材料，回答有关的问题。‎ ‎ 锡、铅两种元素的主要化合价是+2价和+4价，其中+2价锡元素和+4价铅元素的化合物均是不稳定的，+2价锡离子有强还原性，+4价铅元素的化合物有强氧化性。例如Sn2+还原性比Fe2+还原性强,PbO2的氧化性比C12氧化性强。‎ ‎ (1)写出下列反应的化学方程式：‎ ‎ ①氯气跟锡共热：____________________；‎ ‎ ②氯气跟铅共热：____________________；‎ ‎ ③二氧化铅跟浓盐酸共热：______________________________。 ‎ ‎ (2)能说明Sn2+还原性比Fe2+还原性强的离子方程式为_____________________________。 ‎ ‎ - 5 -‎