元素化合物碳族元素教案

高中 高中语文新课程标准高中物理选修31全套教案高中英语研修观课报告高中物理学习方法和技巧高中数学说课稿范文 化学总复习 教案 中职数学基础模块教案 下载北师大版¥1.2次方程的根与系数的关系的教案关于坚持的教案初中数学教案下载电子教案下载 ·元素化合物 第六节 碳族元素 成员：碳C 硅Si 锗Ge 锡Sn 铅Pb 位于ⅣA族 一、碳族元素 在元素周期表中的位置（周期、族、原子序数） 表示方法：原子结构示意图、电子式 原子结构 相同点：最外层电子数相同，都是4个 不同点：电子层数不同 相似性：不易得失电子，易形成共价键，难形成离子键，最高正价为＋4，最低价为－4。 主要性质 递变性：随原子序数递增，元素金属性增强，非金属性减弱；氢化物稳定性减弱（CH4可燃，SiH4易自燃）；最高价氧化物对应水化物酸性减弱，碱性增强，Ge(OH)4呈两性。 碳族元素的金属性比同周期氮族元素强，且自上而下由非金属性向金属性递变比氮族更为明显。 1、碳族元素的主要特征 （1）C是非金属，Si貌似金属，但大多数情况下显示非金属性，Ge的金属性比非金属性强，Sn、Pb都是金属。 （2）碳族主要化合价是＋2、＋4，除Pb的＋2价化合物稳定外，其他元素的＋4价化合物稳定。 （3）金刚石、石墨、C60互为同素异形体，金刚石的硬度最大。 （4）碳元素是形成化合物种类最多的元素。 （5）在所有非金属元素形成的气态氢化物中，甲烷含氢量最大（25%）。 （6）硅在地壳中的含量仅次于氧，是良好的半导体材料。 2、碳族元素单质的重要性质 元素符号 C Si Ge Sn Pb 金刚石 石墨 晶体硅 颜色 无色 灰黑色 灰黑色 银灰色 银白色 蓝白色 状态 都是固体 密度g/cm3 3.51 2.25 2.34 5.35 7.28 11.34 熔沸点 较高，无明显规律 导电性 不导电 导体 半导体 半导体 导体 导体 二、碳及其化合物 1、单质 （1）同素异形体 金刚石：正四面体构型、空间网状结构的晶体。无色透明，熔沸点高，硬度大，难溶于溶剂，不导电。用途：钻具、装饰品。 石墨：平面层状正六边形结构，层间以范德华力结合。熔点很高，质软，有滑腻感，电的良导体。用途：润滑剂、电极、铅笔芯、耐火材料。 C60：形似足球，俗称“足球烯”，分子晶体。 无定形碳：木炭、活性炭（有吸附性）等，实际是石墨的微小晶体和少量杂质组成。 （2）化学性质 ① 氧化性： ② 还原性： 2、气态氢化物——CH4 甲烷的化学性质将在有机化学中复习。 3、一氧化碳CO （1）物理性质：无色无味的气体，难溶于水，有剧毒（与血红蛋白作用） （2）化学性质：高温下表现出强还原性 （淡蓝色火焰，作气体燃料） 4、二氧化碳CO2 （1）结构：电子式为 ，结构式为 ，空间构型为直线型。属于由极性键构成的非极性分子，固态时为分子晶体。 （2）物理性质：无色无味气体，微溶于水（1∶1），干冰能升华。 （3）化学性质： ① 弱氧化性 2Mg+CO2=2MgO+C ② 具有酸性氧化物的性质 思考 将a mol CO2通入含b mol Ca(OH)2的澄清石灰水中，讨论当a∶b为何值时，（1）产物为CaCO3和H2O，a∶b ≤ 1 ；（2）产物为CaCO3、Ca(HCO3)2和H2O， 1＜a∶b＜2 ；（3）产物为Ca(HCO3)2，a∶b≥ 2 。 （4）制法 ① 工业制法：锻烧石灰石 ② 实验室制法：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O 5、碳酸H2CO3 结构 ，二元弱酸，不稳定，易分解，具有酸的通性。 在化学方程式中写成CO2和H2O的形式，只有作为水解产物时写成H2CO3的分子式。 6、碳酸盐（正盐、酸式盐） （1）溶解性 正盐 溶解度比较 酸式盐 K+、Na+、NH4+ 可溶 ＞ 可溶 其它 难溶 ＜ 可溶 思考 将CO2通入饱和Na2CO3溶液中，可以观察到什么现象，写出反应的离子方程式。 有晶体析出。 （2）热稳定性 类别 稳定性 分解产物 稳定性变化 正盐 K+、Na+ 高温不分解 稳 定 性 减 弱 其它难溶性 常温稳定，高温分解 金属氧化物+CO2 酸式盐 K+、Na+ 加热可分解，＜200℃ 正盐+CO2+H2O 其它Ca2+、Mg2+等 加热可分解，＜100℃ 正盐+CO2+H2O 铵盐 (NH4)2CO3、NH4HCO3 不稳定，常温已分解 NH3+CO2+H2O 思考 分别在80℃和120℃条件下使(NH4)2CO3、NH4HCO3完全分解，求所得混合气体的平均分子量。 （3）相互转化 7、碳化物 （1）SiC，金刚砂，原子晶体。、 （2）CaC2、MgC2等，极易水解。电子式为 。 三、硅及其化合物 1、硅 在地壳中含量仅次于氧居第二位。在自然界中仅以化合态存在，是构成矿物和岩石的主要成分。 （1）结构 类似金刚石的原子晶体，正四面体，空间网状结构。 （2）物理性质 灰黑色有金属光泽的固体，熔沸点高，硬度大，良好的半导体材料。 （3）化学性质 与碳一样，硅最外层有4个电子。常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反应。在加热条件下，硅能跟一些非金属反应。 常温下： 高温下： （研细） （易自燃） （4）工业制法 工业生产粗硅： 一般还原剂的还原性大于还原产物，这是一个特例，可从平衡角度解释。 提纯方法： （5）用途：略。 2、二氧化硅SiO2 （1）结构：空间网状结构的原子晶体。1个Si原子同4 个O原子形成共价键，1个O原子同2个Si原子形成共价键。1mol SiO2晶体中约含4NA个Si—O共价键？构成一个最小的环需要12个原子。 （2）物理性质：也叫硅石，熔沸点高，硬度大。 （3）化学性质： 二氧化硅的化学性质不活泼，不与水反应，也不与酸（氢氟酸除外）反应，但能与碱性氧化物或强碱反应生成盐。 （4）用途：光导纤维，光学仪器，玻璃原料等。 3、硅酸H2SiO3 原硅酸H4SiO4 （1）结构、物理性质：原硅酸是白色胶状沉淀，失水变成硅酸。 （2）特性：不溶于水的二元弱酸，分散在水中形成胶体。 热分解产物为SiO2和H2O （3）制法： 思考 1、如何由二氧化硅制得硅酸？ 、 2、设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱？ 向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，有沉淀析出。 4、硅酸盐 一般难溶于水 （1）硅酸钠 可溶于水，水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体。 用途：①制硅酸；②粘合剂；③耐火材料；④防腐剂。 （2）硅酸盐 硅酸、原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。 例如：硅酸钠 Na2SiO3 表示成 Na2O·SiO2 镁橄榄石 Mg2SiO4 表示成 2MgO·SiO2 高岭石 Al2Si2O5(OH)4 表示成 Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石 KAlSi3O8 表示成 K2O·Al2O3·6SiO2 表示顺序是：活泼金属氧化物，较活泼金属氧化物，二氧化硅，水。 （3）粘土：主要成分属于硅酸盐，可用于制造水泥和陶瓷。 四、硅酸盐工业 1、水泥 ① 主要原料：粘土、石灰石 ② 主要设备：水泥回转窑 ③ 普通水泥的主要成分：3CaO · SiO2、2CaO · SiO2、3CaO · Al2O3 ④ 性质：具有水硬性（跟水掺和搅拌后容易凝固变硬） ⑤ 加入石膏的作用：调节水泥的硬化速度 ⑥ 应用：水泥砂浆、混凝土 2、玻璃 ① 主要原料：纯碱、石灰石、石英 ② 主要成分：Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2、Na2O·CaO·6SiO2 ③ 反应原理： ④ 有色玻璃：Co2O3蓝色、Cu2O红色 3、陶瓷 ① 主要原料：粘土 ② 成分：硅酸盐 五、无机非金属材料 1、材料分为无机非金属材料、金属材料、高分子材料。 2、无机非金属材料分为传统无机非金属材料（硅酸盐材料）和新型无机非金属材料。 3、新型无机非金属材料具有以下几个方面的特性 A、承受高温，B、强度高，C、电学特点，D、光学特性，E、生物功能 4、高温结构陶瓷指的是一类物质例如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷等。这类陶瓷能经受高温，不怕氧化，耐腐蚀，耐磨损，密度小等优点。是金属材料所不具有的。 5、光导纤维简称光纤，是一种能高质量传导光的玻璃纤维，制取的基本原料是SiO2，它具有通信信息量大，原料来源广，重量小，成本低，性能好，保密性强等特点。 比较 PAGE 2 _1141809353.unknown _1142232816.unknown _1142232922.unknown _1142233411.unknown _1142231229.unknown _1142231302.unknown _1142229737.unknown _1142229132.unknown _1142229684.unknown _1141809511.unknown _1141809079.unknown _1141809208.unknown _1141809301.unknown _1141809160.unknown