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第七章 硅和硅酸鹽工業

    06-21 12:53:16    瀏覽次數: 207次    欄目:高三化學教案

標簽:高三化學總復習教案,高三化學專題復習教案,高中化學教案,http://www.562527.site 第七章 硅和硅酸鹽工業,

 學法指導<?

1.要注意知識的縱向和橫向對比。

  縱向,即碳族元素的單質及化合物性質的遞變規律的研究。如CH4和SiH4的穩定性強弱的比較,H2C03和 H2Si03,的酸性強弱的比較等。

  橫向,即碳族元素跟同周期的氮族元素、氧族元素和鹵素元素的對比。如Si、P、S、Cl的非金屬強弱的比較,氫化物的穩定性、最高價氧化物對應水化物酸性強弱的比較等。

  2.要注意知識的歸納總結。如歸納硅及其化合物之間的轉化關系,水泥、玻璃、陶瓷的生產過程等。在歸納時要注意各物質的特殊性,如CO的毒性和還原性,SiO2的特性(與Na2CO3、HF反應)等。

  3.要重視所學知識與社會、生產、科技的聯系。如半導體材料與計算機技術的聯系,光導纖維與通訊的聯系等

考點說明

    碳、硅等元素知識也是非金屬元素的命題熱點之一,該類試題常以元素及其化合物知識為載體與化學基本概念、基本理論、化學實驗及化學計算密切結合?疾榈膬热葜饕校

    1.C、CO的還原性;

    2.CO、C02的檢驗與鑒別;

    3.C02、CO等氣體的制取和收集;

    4.C02與Na0H、S02與C等反應產物的確定及計算;

    5.幾種新型無機非金屬材料的性能和重要用途;

    6.環境保護,消除碳氧化物污染的綜合應用。

    CO2作為化學與生物學相互聯系的重要物質(CO2是植物光合作用的反應物,是動物新陳代謝的產物),在今后的綜合測試中應引起重視。

    7.金剛石、石墨、晶體硅、二氧化硅的結構和性質

 

 

 

第一講 碳、硅及其化合物

第一節  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,最外層電子數均為4個,易形成共價化合物。

1.碳族元素性質的遞變規律

 

    

           元素

性質

碳(C)

硅(Si)

鍺(Ge)

錫(Sn)

鉛(Pb)

主要化合價

+2、+4

+4(只有+4)

+2、+4

+2、+4

+2、+4

單質色、態

無色或黑色固體

灰黑色固體

灰白色固體

銀白色固體

藍白色固體

氫化物RH4的穩定性

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主要氧化物

CO、CO2

SiO2

GeO、GeO2

SnO、SnO2

Pb、PbO2

最高價氧化物的水化物

化學式

H2CO3

H2SiO3 H4SiO4

Ge(OH)4

Sn(OH)4

Pb(OH)4

酸堿性

酸性遞減

堿性遞增(多數有兩性)

金屬性、非金屬性

非金屬性遞減、金屬性遞增

 

  2.碳的化學性質

  碳在常溫下性質比較穩定,很難被氧化,但在點燃或加熱的條件下也能跟其它物質發生化學反應。

①還原性:_________________________________________

 

②可燃性: __________________________________________

 

③氧化性:__________________________________________

3.一氧化碳和二氧化碳的比較

(1)一氧化碳

物理性質

五色無味氣體,劇毒(結合血紅蛋白),難溶于水

化學性質

①可燃性  

②還原性(與Fe304、CuO、H20的反應)

③不成鹽氧化物

實驗室制法

收集方法:排水法

檢驗方法:點燃后在火焰上方罩上干燥的燒杯,無水霧出現,罩沾有澄清的石灰水的燒杯,出現渾濁

工業制法主要用途:燃料、還原劑、化工原料

(2)二氧化碳

二氧化碳物理性質:無色略帶酸味氣體,無毒,能溶于水(1:1)固體時俗稱干冰

化學性質

①不能燃燒,一般情況下不助燃;

②氧化性(與C、Mg的反應)

③酸性氧化物(與堿及堿性氧化物的反應)

④與鹽[Ca(Cl0)2、Na2Si03、NaAl02、 C6H5ONa]

收集方法:向上排空氣法

體驗:使澄清的石灰水變渾濁煅燒石灰石:CaC03=CaO+C02

用途:滅火劑、致冷劑、人工降雨、制純堿、尿素等作用

  4.硅及化合物 

  (1)硅

  ①晶體結構:與金剛石的晶體結構類似,是正四面體型空間網狀結構的原子晶體。

  ②物理性質:硬度大、熔點高,具有金屬光澤,是一種半導體,只能以化合態存在于自然界。

  ③化學性質:不活潑。注意下列化學反應的條件,前三者常溫反應,后四者需加熱。

    第三個化學反應方程式說明NaOH等堿性溶液不使用玻璃塞的試劑瓶。

第四個化學方程式說明氫氟酸能用玻璃試劑瓶,而應用塑料瓶。

 (3)硅酸

    ①制法:用可溶性硅酸鹽與酸反應制。

    (思考,上述反應說明硅酸的酸性比碳酸的酸性強這是為什么?)

  ②化學性質

 常溫可與F2 、HF 、NaOH 反應,加熱條件下可與O2、H2 HNO3 Cl2 等物質反應

(2)二氧化硅

結構

化學性質:酸性氧化物(與堿性氧化物反應、堿反應),特殊反應(HF ),與碳反應

(3)硅酸

制法

化學性質

課堂之外

    硅的制取 : 在半導體及集成電路的發展史上,硅是極其重要的角色,因此研究計算機的地方稱為硅谷,集成電路需要超純度的硅,它是怎樣產生的呢?

 Si02+2CSi+2C0↑

  主要副反應為:Si02+3CSiC+2C0↑

  因此生產的粗硅所含的雜質有C、Si02、SiC等,它們都是高熔沸點物質。為了提純硅采用下列方法:

  SiCl4的沸點很低,可以采用蒸餾的方法反復提純,直所需的純度。

  2.鉛的化合物與鉛污染

  鉛的應用很廣,如鉛蓄電池、汽油抗爆震的添加劑四乙基鉛[Pb(C2H5)]等,古代也有人用鉛制成器皿,但鉛是有毒的,古羅馬帝國時興用鉛皿煮酒以消除酸味:

Pb+ 2CH3COOH=(CH3COO)2Pb+H2

      (醋酸)    鉛糖

  但由于鉛糖是有毒的,不少的人因此而中毒,F代鉛污染主要來源于汽車的尾氣,環保部門已在很多城市禁止使用含鉛汽油。

 

考題解析

  例下列關于硅的說法不正確的是    (    )

  A.硅是非金屬元素,但它的單質是灰黑色有金屬光澤的固體

  D.硅的導電性能介于金屬和絕緣體之間,是良好的半導體材料

  C硅的化學性質不活潑,常溫下不與任何物質起反應   

  D.當加熱到一定溫度時,硅能與氧氣、氫氣等非金屬反應

  [解析]  常溫下,硅可與氟氣、氫氟酸、強堿溶液反應,加熱和高溫條件下,硅能與氧氣、氫氣起反應。選C。

  [答案]  C

  例 下列關于碳族元素的說法中,錯誤的是(    )

  A.它們從上到下的非金屬性向金屬性遞變的趨勢比鹵族元素明顯

  B.碳族元素的氣態氫化物的穩定性從上到下逐漸減弱

  C碳族元素原子的最外層都有4個電子

  D.主要化合價有+2價和+4價,大多數+2價化合物穩定

    [解析]  由碳族元素主要化合價及有關物質性質遞變規律,

A、B、C說法正確,D不正確。因為C、Si、Ge、 Sn的+4價化合物都是穩定的,而只有鉛的+2價化合物是穩定的。

    [答案]  D




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