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碳族元素 無機非金屬材料 第一課時 碳族元素 【考綱要求】 1.掌握碳族元素在元素周期表中的特殊位置導致性質(zhì)上的特殊性。 2.能熟練運用碳族元素原子結構的遞變規(guī)律解釋其性質(zhì)的遞變規(guī)律 3.掌握CO2與CO、CO2與SiO2、NaHCO3與Na2CO3這三組物質(zhì)在物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、制法、用途等方面的不同。 4．自主建立碳族元素的知識網(wǎng)絡。 教與學方案 筆記與反思 【自學反饋】 一、概念辨析 碳族元素： （1）在周期表中的位置 （由原子結構中的 決定）。 （2）包含元素的名稱、符號、原子結構簡圖、原子半徑、化合價等比較 元素名稱 元素符號 原子結構簡圖 原子半徑 化合價 單質(zhì)性質(zhì)變化 碳 硅 鍺 錫 鉛 （3）相似性： 、 （4）遞變性： 。 （5）特殊性：難形成離子化合物，易形成共價化合物。 （6）用原子結構知識解釋（3）（4）（5）： 。 碳單質(zhì)： （1）同素異形體： ； 無定形碳： 。 （2）性質(zhì)：穩(wěn)定性 ，比如 ； 還原性： ； 可燃性： ； 弱氧化性： 。 含碳化合物： （1）CO2：物理性質(zhì) ； 化學性質(zhì) ； 實驗室制法：原料 、 原理 、 裝置 、 步驟 。 （2）CO：物理性質(zhì) ； 化學性質(zhì) ； 實驗室制法：原料 、 原理 、 裝置 ； （3）碳酸正鹽：穩(wěn)定性 、 溶解性 ； （4）酸式鹽：穩(wěn)定性 、 溶解性 ； （5）其它含碳化合物、有機化合物、金屬碳化物 候氏制堿法的主要反應中用到上述哪些物質(zhì)中的哪些性質(zhì)？ 。 二、碳元素知識網(wǎng)絡：寫出化學方程式實現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化： . Si O2 Ca(HCO3)2 CaCO3 SiC C CO2 Na2CO3 SiO2 CO Fe MgO NaHCO3 【例題解析】 [例1] 門捷列夫在19世紀中葉，曾根據(jù)他所發(fā)現(xiàn)的周期律，預言過第四周期第ⅣA族元素X（當時稱為類硅）。下列有關類硅的元素性質(zhì)，不正確的是（ ） A.XH4不穩(wěn)定，但有強還原性 B．可用焦炭在高溫下從XO2中冶煉X C．X單質(zhì)的熔點比硅高 D.X(OH)4的酸性比H2SiO3強 解題思路: 。 易錯點: 。 [例2] 最近，科學家研制得一種新的分子，它具有空心的類似足球狀結構，分子式為C60，下列說法正確的是（ ） A．C60是一種新型的化合物 B．C60和石墨都是碳的同素異形體 C．與C60結構類似的還有C60分子 D．C60的相對分子質(zhì)量是720g/mol 解題思路: 。 易錯點: 。 【鞏固練習】 課堂反饋 1．下列各組物質(zhì)中，不屬于同素異形體的是 ( ) A. 金剛石、石墨 B. 水、重水 C. 氧氣、臭氧 D. 晶體硅、無定形硅 2．下列物質(zhì)中，能直接用作半導體材料的是 ( ) A. 金剛石 B. 石墨 C.晶體硅 D. 水晶 3．下列敘述能確定是ⅣA族元素的是 ( ) A. 原子核外有4個電子 B. 有+2和+4兩種化合價 C. 易形成共價化合物 D. 原子最外層有4個電子 4．近年科學家制得一種新的分子，它類似足球的空心結構，化學式為C60。 下列說法中正確的是 ( ) A. C60是一種新型的化合物，有著重要的應用 B. C60是碳的一種同素異形體 C. C60分子中含有離子鍵 D. C60的相對分子質(zhì)量為720 g / mol 5．下列元素的最高氧化物對應水化物中酸性最弱的是 ( ) A. Si B. P C. S D. Br 6．不能通過化合反應來制取的物質(zhì)是 ( ) A. SiCl4 B. H2SiO3 C. Na2O2 D. CaSiO3 7．下列變化屬于氧化還原反應的是 ( ) A. 石灰石煅燒生成CO2和CaO B. 純堿、石灰石、石英共熔制玻璃 C. 硅與氫氧化鈉溶液反應 D. 過氧化鈉吸收CO2放出氧氣 8．下列大氣污染物中，能跟人體血紅蛋白結合而引起中毒的氣體 ( ) A. SO2 B. CO2 C. CO D. H2S 課外作業(yè) 1．下列物質(zhì)中熔點最高的是 ( ) A. CsCl B. SiO2 C. CO2 D. Ar 2．下列各組酸的強弱比較中，正確的是 ( ) A. H3PO4＞H2CO3＞H2SiO3 B. H2CO3＞H2SiO3＞H3PO4 C. H2SiO3＞H3PO4＞H2CO3 D. H2SiO3＞H2CO3＞H3PO4 3．下列化學方程式中，正確的是 ( ) A. Na2CO3＋H2SiO3＝Na2SiO3＋CO2↑＋H2O B. C＋SiO2CO2↑＋Si C. SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑ D. CO＋CuOCu＋CO2↑ 4．下列離子方程式正確的是 ( ) A. 向石灰石中加稀硫酸 CaCO3＋2H+＝Ca2+＋H2O＋CO2 B. 向澄清石灰水中通入過量二氧化碳 Ca(OH)2＋2CO2＝Ca2+＋2 C. 氯化氫通過飽和小蘇打溶液 ＋H+＝H2O＋CO2 D. 向碳酸氫鈣溶液中加足量燒堿溶液 Ca2+＋＋OH- ＝CaCO3＋H2O 5．只用一種試劑就能將Na2SiO3、Na2CO3、MgCl2、Ba(HCO3)2四種無色 溶液區(qū)別開來，這種試劑是 ( ) A. 氫氧化鈉溶液 B. 澄清石灰水 C. 2 mol / L 鹽酸 D. 2 mol / L 硫酸 6．碳族元素位于周期表中的第 族，碳原子的電子式是 ， 硅的原子結構示意圖是 ，C60、金剛石和石墨等由碳元素形成 的性質(zhì)不同的單質(zhì)，是碳的 。在質(zhì)量均為12克且均由12C形 成的C60、金剛石、石墨的單質(zhì)中，含有的共價鍵的物質(zhì)和量分別是 、 、 ；CO2是含有 鍵的 分子(填“非極性”或 “極性”)，其結構式是 ，形成的晶體是 晶體，在高溫高壓 等特殊條件下，可將CO2轉(zhuǎn)化為硬度超過SiO2的晶體，則在這樣的晶體中 與一個C原子緊鄰的氧原子有 個，在44克該晶體中含有 個C—O鍵。 7．SiO2屬_______性氧化物，它__________直接跟水化合成對應的酸，但它 是_________酸的酸酐。實驗室里盛放堿液的玻璃試劑瓶不能用玻璃塞， 而常用橡皮塞是因為（用化學方程式表示）___________________________； 玻璃瓶也不能盛裝氫氟酸，是因為（用化學方程式表示）： 。 8．配平下列化學方程式,標出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目： Mg ＋ SiO2 ＝ Mg2Si ＋ MgO 該反應中，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比是 。 第 十 章 碳族元素 無機非金屬材料 第二課時 硅 二氧化硅 無機非金屬材料 【考綱要求】 1.掌握硅和二氧化硅的結構、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、用途和制法，能從數(shù)學立體幾何知識的角度理解硅和二氧化硅的晶體結構。 2.了解硅酸鹽工業(yè)的含義和原理，掌握水泥和玻璃的工業(yè)制法，化學成分和化學反應原理。 3.了解無機非金屬材料結構和性質(zhì)特征以及它們的特殊用途。 教與學方案 筆記與反思 【自學反饋】 一、硅及其化合物 硅：（1）硅元素在自然界的存在形態(tài) ； （2）晶體結構 、鍵角 、鍵能 ； （3）物理性質(zhì) ； （4）化學性質(zhì)：常溫下 、 、 加熱時 ； 工業(yè)制法 ； 高純硅的制取 。 2.二氧化硅：（1）在自然界的存在形式 ； （2）晶體結構 ； （3）物理性質(zhì) ； （4）化學性質(zhì) 、 、 ； （5）用途 。 3.硅酸：（1）組成 ； （2）特性 ； （3）制法 。 4. 硅及其化合物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)變關系如圖 5.硅酸鹽： （1）Na2SiO3：俗稱 、用途 。 （2）硅酸鹽工業(yè)： 水泥：原料 ；化學組成 ； 加入石膏的作用 ； 具有水硬性的原因 。 玻璃：原料 ； 反應原理 、 ； 化學成分 ； 特種玻璃的制備方法和用途 。 陶瓷：原料 、種類 。 （3）硅酸鹽組成的表示方法 二、無機非金屬材料 1. 分類：（1）傳統(tǒng)： ； （2）新型： ； 2.特性：（1） 、（2） 、 （3） 、（4） ； 3.高溫結構陶瓷：（1）優(yōu)點 、 （2）種類：氧化鋁陶瓷 、 氮化硅陶瓷 ； 4．光導纖維：（1）成分 、 （2）特點 、 （3）用途 。 .【例題解析】 [例1] 藥爆炸的瞬間，可以產(chǎn)生400000atm的超高壓和5000℃的超 高溫，完全能達到石墨轉(zhuǎn)化成金剛石的條件，你認為將炸藥放在水槽 內(nèi)的最主要原因是 （ ） A．形成高壓條件 B．吸熱降低溫度 C．防止碳粉燃燒 D．溶解爆炸產(chǎn)生的氣體 解題思路: 。 易錯點: 。 [例2] 原硅酸的分子結構為，它在水溶液中不穩(wěn)定， 通常在分子間脫水縮聚成網(wǎng)狀大分子，這樣的縮聚硅酸用通式 表示，若n為1.5，則其縮聚物的化學式為。已知某縮聚硅酸中硅元 素的質(zhì)量分數(shù)為40.6%，該縮聚硅酸的化學式為_________；其分子結構式為 __________；與NaOH溶液反應的化學方程式為____________________。 解題思路: 。 易錯點: 。 【鞏固練習】 課堂反饋 1．有一粗鋁內(nèi)含F(xiàn)e和Si，取等質(zhì)量樣品兩份，分別投入稀鹽酸和稀強 堿中，放出等物質(zhì)的量的氣體，則Fe和Si的關系為 （ ） A．物質(zhì)的量比為1：1 B．物質(zhì)的量比為2：1 C．質(zhì)量比為4：1 D．質(zhì)量比為2：1 2．現(xiàn)有下列五個轉(zhuǎn)化：①Na2CO3→Na2SiO3；②CuSO4→CuCl2； ③SiO2→H2SiO3；④CuO→Cu(OH)2；⑤Ca3(PO4)2→Ca(H2PO4)2，其中不 可能通過一步反應實現(xiàn)的是 （ ） A．只有①和② B．只有③和④ C．②③和④ D．②③④和⑤ 3．某溶液中含有ClO-、SiO32-、AlO2-、S2-等四種離子，若向其中加入過量 的鹽酸溶液，微熱并攪拌，再加入過量NaOH溶液，溶液中大量減少的陰離 子是 （ ） A． ClO-、 B.SiO32-、 C.AlO2-、 D.S2- 4．下列說法正確的是（ ） A．二氧化硅溶于水顯微酸性 B．從碳到鉛，氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性越來越弱 C．碳族元素不能形成離子化合物 D．硅跟氫氧化鈉溶液反應中，硅作還原劑，水作氧化劑 5.新型無機材料碳化鈦(TiC)、碳化硼（B4C）、氮化硅（Si3N4）等稱為非氧 化物陶瓷，合成這些物質(zhì)需在高溫重要主要條件下進行，在合成工藝中必須 注意 （ ） A．通入充足氧氣 B.避免與氧氣接觸 C.可在氮氣氛中合成 D.通入少量氧氣 6.“9?11”事件給紐約帶來了一場嚴重的環(huán)境災難——石棉污染，容易使石棉 吸入者患肺癌。已知石棉是硅酸鹽礦物，某種石棉的化學式可表示為： Ca2MgxSiyO22（OH）2 ，x、y的值分別是 （ ） A．8，3 B．5，8 C．3，8 D．5，5 課外作業(yè) 1.常溫下不能和單質(zhì)硅反應的試劑是 ( ) A. 氫氟酸 B. 濃硝酸 C. 氫氧化鉀溶液 D. 氟氣 2．鎂橄欖石Mg2SiO4可以用下列哪一種氧化物形式表示 ( ) A. MgOSiO2 B. 2MgOSiO2 C. MgO2SiO2 D. MgO3SiO2 3．二氧化硅是酸性氧化物是因為 ( ) A. 硅是非金屬 B. 它是非金屬氧化物 C. 二氧化硅能跟氫氧化鈉反應生成鹽和水 D. 它的對應水化物是弱酸，能溶于水 4．下列敘述中，錯誤的是 ( ) A. 硅在地殼中的含量僅次于氧，居第二位 B. 硅是構成礦物和巖石的主要元素 C. 硅和鍺相似，是良好的半導體材料 D. 硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下與氧氣、酸、堿都不反應 5．下列化合物中，氧化鈣的質(zhì)量分數(shù)為48.3%的是 ( ) A. 3CaOSiO2 B. CaOSiO2 C. 2CaOSiO2 D. 3CaOAl2O3 6．關于氮化硅陶瓷的性能，下列說法不正確的是 ( ) A. 是一種超硬物質(zhì)，本身具有潤滑性且耐磨損 B. 抗腐蝕能力強，不與任何酸反應 C. 耐高溫，不易傳熱 D. 高溫時也能抗氧化，且能抗冷熱沖擊 7．A、B為兩種單質(zhì)，常溫下均為固體。在元素周期表中，A、B兩種元素同周期且原子半徑A>B。分別取三份完全相同的質(zhì)量均為1.520g的A、B混合物粉末進行如下實驗。 ①向第一份試樣中加入過量的鹽酸，充分反應后放出0.896L氣體（標準狀況，下同），還余下0.560g殘渣。 ②向第二份試樣中加入過量的10%的NaOH溶液，充分反應后放出0.896L氣體，還余下0.960g殘渣。 ③將第三份試樣隔絕空氣加強熱后，生成一種固體。冷卻后，在隔絕空氣的條件下加入足量稀鹽酸，該固體全部溶解，產(chǎn)生xL氣體。 （1）單質(zhì)A是___________。 （2）混合物中B的質(zhì)量分數(shù)為_______________。 （3）寫出實驗③中有關反應的化學方程式，并計算x的值。 8．A、B、C、D、E五種物質(zhì)中均含有同一種元素，它們能發(fā)生如下圖所示的變化。且該元素的單質(zhì)(用R表示)能與強堿溶液反應生成鹽(Na2RO3)和氫氣。 (1) 寫出這五種物質(zhì)的化學式：A 、B 、C 、D 、E 。 (2) 寫出下列反應的化學方程式： A D： A B：  第 十 章 碳族元素 無機非金屬材料 第一課時 碳族元素 【例題解析】 1.[解析] 門捷列夫指的類硅，依據(jù)其在周期表中的位置，應該是鍺（Ge）。 根據(jù)同一主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，已不穩(wěn)定，應更不穩(wěn)定，但 還原性會更強，所以A項正確。碳比鍺活潑，焦炭在高溫下可把中的 Ge還原出來，B項也對。C、D兩項均違反了同一主族元素性質(zhì)從上到下的 遞變規(guī)律） [答案]CD 2. [解析] 誤選D的原因是對相對分子質(zhì)量和摩爾質(zhì)量的單位混淆不清。 誤選A的原因是單質(zhì)與化合物的概念不清。同一種元素組成性質(zhì)不同的幾種 單質(zhì)，例如：、、金剛石、石墨等都是碳元素的同素異形體 [答案]BC n 【鞏固練習】 課堂反饋：1.B 2.C 3.D 4.B 5.A 6.B 7.CD 8.C 課外作業(yè):1.B 2.A 3.CD 4.C 5.D 6.ⅣA； C ；；同素異形體；2mol 2mol 1.5mol 極性鍵 非極性分子 O==C==O 分子晶體 4 4NA 7. 酸性；不能；硅；原硅；；木塞或膠；2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O； SiO2＋4HF＝SiF4＋2H2O 8. 4、1、1、2 3:1 第二課時 硅 二氧化硅 無機非金屬材料 【參考答案】 【例題解析】 1.[解析] 炸藥放入水槽內(nèi)沉入水下固然可以形成一定壓力，但比之于 40000atm便顯得微不足道；吸熱降溫又不利于金剛石的合成；溶解爆炸氣 體則明顯不合理 [答案]C 2.[解析及答案] 依據(jù)通式和含硅40.6%，列出下述 算式求n值，，解，故化學式為 ，分子結構式為：，它是二元酸，與NaOH反應 生成鹽： 【鞏固練習】 課堂反饋:1.BC 2.B 3.AD 4.BD 5.BC 6.B 課外作業(yè):1.B 2.B 3.C 4.D 5.B 6.B 7．由題意可知，②中0.56g單質(zhì)與NaOH反應產(chǎn)生的為，只能是Si而不是Al，，恰好產(chǎn)生；①中，0.96g單質(zhì)產(chǎn)生，則應為Mg，因為，符合，故A為Mg，B為Si。 （2）Si的質(zhì)量分數(shù)為 （3） 0.04mol 0.02mol 0.02mol 0.02mol 故x=0.448。 （1）Mg （2）Si的質(zhì)量分數(shù)為36.8% （3）， ，x=0.448l。 8. (1) SiO2；CaSiO3；Na2SiO3；Si；H2SiO3(或H4SiO4) (2) 2C＋SiO22CO↑＋Si； SiO2＋CaCO3(固)CaSiO3＋CO2↑