7-1第一节 碳族元素教案2

1、碳族元素教学目标1使学生了解碳族元素的性质及其递变规律2使学生进一步了解运用元素周期律知识学习同主族元素性质及其递变规律的方法3培养学生的总结、思考、判断能力教学重点碳族元素性质的递变规律教学难点以碳族元素知识为载体，培养学生的总结、思考、判断能力课时安排一课时教学方法引导、探究、自学、练习教学用具投影仪炭块、镊子教学过程引言第A碱金属元素易失去电子，表现活泼的金属性；第A族卤素易得到电子，表现活泼的非金属性；居于它们中间的第A族元素性质如何呢？它们及其化合物有怎样的用途？本章我们就来学习该族元素及其化合物的知识，用时了解几种新型无机非金属材料板书第七章碳族元素无机非金属材料师(用镊子取一块炭

2、展示给学生)它和硅是兄弟关系，它就是我们初中学过的碳！请大家写出碳和硅的原子结构示意图，并说明它们结构上的异同点学生活动后回答碳和硅的原子序数不同、电子层数不同，但最外层电子数相同板书师从碳、硅的原子结构示意图可以看出，碳、硅均为元素周期表中的第A族元素，且分属于周期表中的二、三周期那么，与碳、硅同主族的四、五、六周期的元素的原子序数分别是多少呢？请大家根据各周期元素的种类数进行推断，并写出它们的原子结构示意图学生活动，请一位同学上黑板写出锗、锡、铅的原子结构示意图学生板书师能否写出上述三种元素的符号和名称呢？请大家用最快的速度识记并默写学生或老师板书锗Ge锡Sn铅Pb师由以上硅、锗、锡、铅的

3、原子结构示意图可以看出，它们的最外层都与碳一样有4个电子，且同属第A族，我们把它们统称为碳族元素板书第一节碳族元素师以上我们所学的，就是碳族元素的名称、符号及原子结构板书一、碳族元素的名称、符号及结构过渡下面，我们根据碳族元素的原子结构特点，来分析碳族元素在性质上的相似性和递变性板书二、碳族元素性质的相似性和递变性师请大家根据碳族元素的原子结构特点，并结合元素周期律的知识，填写下表：投影展示碳族元素性质的递变规律上表可由学生回答，教师填写完成，也可由学生独立完成师注意，碳族元素的氢化物的写法是碳族元素在前，氢元素在后答案：师请大家根据上表归纳并总结出碳族元素性质的相似性和递变性教师引导，学生归

4、纳、总结出以下结论板书1相似性(1)最外电子层上均有4个电子，易形成共价键(2)最高正价均为4价，最高价氧化物通式为RO2，对应水化物通式为：H2RO3或H4RO4或R(OH)4(3)气态氢化物可表示为RH42递变性随着原子序数的递增，元素的原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，元素由非金属性向金属性递变的趋势明显问题探究根据元素周期律知识，Pb的金属性比Sn强，而在金属活动顺序表中，Sn的活动性比Pb强，这是否矛盾？生不矛盾看待事物的角度不同，结果也不同师确实不矛盾元素周期律所谓的金属性和非金属性，指的是元素原子在干态时的得失电子能力；而金属活动性顺序表，是依据金属原子在

5、水溶液中的失电子能力强弱所排列的，二者排列的依据不同，结果也不同师第A族元素中，碳是典型的非金属；硅虽外貌像金属，但在化学反应中多显示非金属性，通常被认为是非金属；锗的金属性比非金属性强；锡和铅都是金属由于硅和锗在元素周期表中位于金属和非金属分界线附近，所以常用来做半导体材料由于碳族元素在周期表中处于容易失去电子的碱金属与容易得到电子的卤素的中间位置，这使得它们得失电子的能力都较弱，一般容易形成共价化合物另外，碳族元素的化合价除了4价外，还有2价其中，碳、硅、锗、锡的4价化合物是稳定的，而铅的2价化合物是稳定的因此，4价的铅(如PbO2)在参加化学反应时，往往会得电子而被还原成2价的化合物，它

6、本身是强氧化剂板书3主要化合价4、2Pb的2价稳定问题探究碳的4价化合物稳定，CO就应具有较强的还原性，那么，在什么条件下CO表现强还原性呢？生CO在高温下表现强还原性师对，所以常温下，可以用浓H2SO4干燥CO投影例题1如果发现114号新元素(位于第七周期A族)，下列有关X可能具有的性质合理的是()AX是非金属元素BX的2价化合物比4价化合物稳定CXO2具有强氧化性DX有稳定的氢化物解析：根据碳族元素性质递变规律，可推知114号元素的金属性比铅还强，一定是金属元素它的稳定价态应与铅相同，即为2价，所以XO比XO2稳定4价的X易得电子变成2价，所以XO2具有强氧化性X是金属元素，不可能存在稳定

7、的气态氢化物答案：BC2课本上说“碳、硅、锗、锡的4价化合物是稳定的，而铅的2价化合物是稳定的”(1)根据上一句话判断：锡的2价化合物(如SnCl2)应具有较强的_性，铅的4价化合物应具有较强的_性(2)Fe3O4可以写成FeOFe2O3的形式，根据化合价规律和这种书写方法，若将Pb3O4用上述形式表示，其化学式可写为_(3)PbO2与浓盐酸可发生氧化还原反应生成Cl2，该反应的化学方程式为_解析：(1)关键要理解锡的4价化合物是稳定的，因而2价化合物不稳定，容易转变为4价化合物，而显示较强的还原性；同理，铅的4价化合物具有较强的氧化性(2)铅的两种常见化合价中，2价稳定，4价不稳定，易得电子

8、被还原题中信息表明，Fe3O4中有2、3两种价态的铁元素思维迁移到Pb3O4中铅的化合价2价和4价仿照上述形式的写法，将Pb3O4写成2PbOPbO2，此化合物中正负化合价的代数和为零(3)PbO2与浓盐酸反应，已知浓盐酸的氧化产物是Cl2，则PbO2的还原产物必然是2价的化合物，这里应是PbCl2，另有H2O生成(注：此处也可将MnO2与浓盐酸的反应迁移，即可写出PbO2与浓盐酸反应的化学方程式)答案：(1)还原氧化(2)2PbOPbO2(3)PbO24HClPbCl2Cl22H2O过渡以上我们学习了碳族元素的原子结构及化学性质，下面，我们通过下表来认识一下碳族元素单质的物理性质板书4单质的

9、物理性质投影展示碳族元素及其单质的一些重要性质师从上表可看出，实验测出的碳族元素原子半径的递变规律与我们根据原子核外电子排布预测的是一致的碳族元素单质的密度是从碳到铅逐渐增大，熔、沸点逐渐降低，锡的熔、沸点较特殊，这与其成键情况及空间结构有关系问碳元素形成的单质，在表上列出了金刚石和石墨两种，它们与碳元素的关系是什么？生它们都是碳元素的同素异形体问二者性质、用途有何不同？生金刚石的熔点和沸点较高，硬度大，难溶于溶剂，不能导电，主要用于制造钻具、装饰品石墨熔点很高，质软有滑腻感，是电的良导体主要用于制造润滑剂、电极、耐火材料问碳元素只有金刚石和石墨两种同素异形体吗？生不止金刚石和石墨，还有C60

10、、C70等师对，C60是一种较重要的碳单质下面请同学们阅读课本P144“C60及其应用前景”学生阅读板书5C60简介师从阅读材料里我们可以看出，碳元素除了金刚石和石墨外，还有多种同素异形体，在已发现的碳族成员如C50、C60、C70、C84中C60是最稳定的C60可以形成各种化合物，可用作高温润滑剂、耐热和防火材料等目前，将C60应用于超导体、材料科学等领域的探索正在不断地深入C60分子的结构是足球状的，是由20个正六边形和12个正五边形呈一定弧度一个接一个地排列成的一个球体分子它的结构是由英国科学家克罗托教授最先设想出来的在他为了这个大大的“碳分子”的结构而冥思苦想、食不知味、睡不入眠的时候

11、，是著名建筑学家布克曼斯特富勒设计的一个球形模型给了他灵感所以，他又把自己设计的这种新的碳分子的结构，称为“富勒笼球”C60及一系列碳族分子的发现，是化学发展史上一件具有划时代意义的大事为了表彰这一重大科学成就，1996年的诺贝尔化学奖授给了克罗托和另外两位对C60的发现做出贡献的科学家美国赖斯大学的化学教授柯尔和斯莫利投影练习1下列气态氢化物中最不稳定的是()ACH4BNH3CSiH4DH2S答案：C2根据碳族元素的相似性和递变规律，并结合其一般性和特殊性的知识，判断下列说法中正确的是()ACO2为弱氧化剂，PbO2为强氧化剂BCO2、PbO2都是弱氧化剂，CO和PbO都是还原剂CSn(OH

12、)2可与HCl反应，但不与NaOH反应D锗单质的熔点在Si和Pb之间，是半导体答案：AD3近年来，科学家发现一种新分子，它具有空心的类似足球状结构，化学式为C60，下列说法正确的是()AC60是一种新型化合物BC60和石墨都是碳的同素异形体CC60在纯氧中充分燃烧只生成唯一产物CO2DC60的摩尔质量为720答案：BC小结本节课我们学习了碳族元素的结构特点及随着原子序数的递增，其性质递变的规律，同时还认识了碳元素的另一种同素异形体C60布置作业1复习初中所学碳及其化合物的知识2预习硅及其化合物的知识板书设计第七章 碳族元素 无机非金属材料第一节 碳族元素一、碳族元素的名称、符号及结构二、碳族元

13、素性质的相似性和递变性1相似性(1)最外电子层上均有4个电子，易形成共价键(2)最高正价均为4价，最高价氧化物通式为RO2，对应水化物通式为：H2RO3或H4RO4或R(OH)4(3)气态氢化物可表示为RH42递变性随着原子序数的递增，元素的原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，元素由非金属性向金属性递变的趋势明显3主要化合价4、2Pb的2价稳定4单质的物理性质5C60简介教学说明本节课是学生学完元素周期表后，继氧族之后的又一族元素，其重点是要在深刻理解和熟练运用元素周期表的基础上去学习碳族元素性质的递变规律，也即强调了学生在学习过程中的活学活用因此，怎样调动学生学习的积极

14、性，让学生积极主动地参予到教学过程中来，是本节课教法上要解决的问题在这里，我用了实物展示，引导学生总结、归纳、复习、练习等方法来达到这一目的，并向学生介绍C60的结构及有关情况，以扩展学生的视野备课资料1为什么用马口铁制罐头盒？锡的化学性质稳定，不易被腐蚀人们常把锡镀在铁皮外面，以防止铁皮的锈蚀这种穿了锡“衣服”的铁皮，就是大家熟知的“马口铁”1吨锡可以覆盖7000多平方米的铁片，因此，马口铁很普通，也很便宜马口铁最大的“主顾”是罐头工业如果注意保护，马口铁可使用十多年而保持不锈但是，一旦不小心碰破了锡的“衣服”，铁片便很快被锈蚀(电化学腐蚀)，没多久，整张马口铁便布满红棕色的铁锈斑所以，在使

15、用马口铁时，应注意切勿使锡层破损，也不要使它受潮受热解放前，由于帝国主义的侵略，我国连马口铁都得依赖外国进口“马口铁”这个名字，最初便是由于它是从西藏阿里部马口地方输入(英国经印度从马口输入)而得名的2半导体材料的用途物质的电阻率介于导体和绝缘体之间(电阻率在103108欧姆厘米之间)时，为半导体半导体材料可以制造出具有各种功能的半导体器件来取代真空管用来整流、检波、放大，并有缩小电子设备体积，减轻重量、延长寿命、耐冲击、效率高和可靠性好等优点用半导体材料制成的集成电路还可以将成千上万个分立的晶体管、电阻、电容等电子元件融为一体，使上述优点得到进一步发挥，广泛应用于通讯、电讯、电子计算机中另外

16、，超纯硅对红外光有很高的透过能力，可以用以制作红外聚焦透镜，对红外辐射目标进行夜间跟踪、照像、追击利用半导体的导电能力随温度的升高或光线的照射而有显著的增大的特性，可以做成自动控制用的热敏元件(如热敏电阻等)和光敏元件半导体材料是制作太阳能电池的主要材料半导体材料还可制成激光二极管，用于激光通讯、测距和空间导航等方面3C60的超导性1991年，赫巴德(Hebard)等首先提出掺钾C60具有超导性，超导起始温度为18 K，打破了有机超导体(Et)2CuN(CN)2Cl超导起始温度为12.8 K的纪录不久又制备出Rb3C60的超导体，超导体起始温度为29 K下表列出了已合成的各种掺杂C60的超导体

17、和超导起始温度，说明掺杂C60的超导体已进入高温超导体的行列我国在这方面的研究也很有成就，北京大学和中国科学院物理所合作，成功地合成了K3C60和Rb3C60超导体，超导起始温度分别为8 K和28 K有科学工作者预言，如果掺杂C240和掺杂C540，有可能合成出具有更高超导起始温度的超导体A3C60的超导起始温度(Tc)(A：K、Rb、Cs)4温室效应当太阳辐射能到达地球表面时，地球大气层中的CO2和水蒸气等在允许太阳能透过并到达地面的同时，既吸收太阳和地球的长波辐射，也把部分长波辐射能反射回地球表面，使地球表面温度升高，这犹如在地球上空镶上了“玻璃层”，“玻璃层”允许太阳辐射能透过，但却阻止

18、地面热量散发，致使地面温度上升，这种作用叫做“温室效应”“温室效应”的积极作用是控制地球表面温度，适合于动植物的生存繁衍，是人类赖以生存的必要条件但是由于地球人口激增，现代工业大量燃烧矿物燃料，使大气中二氧化碳不断增加，致使二氧化碳吸收及反射回地面的长波辐射能增多引起地面气温上升，因而造成“温室效应”加剧由于人口的激增导致人类以惊人的速度和规模砍伐森林，森林的大面积被毁，使得它原有的涵养水源、防止水土流失、调节气温等方面作用减弱本来进入大气中的CO2约有2/3的量可被植物吸收，但是由于森林面积急剧减少，致使森林吸收CO2的量及送入大气中的O2的量均显著下降，这是导致“温室效应”加剧的另一个重要

19、原因“温室效应”加剧导致地球表面温度上升，因而地球两极冰山和冰川开始融化，使海平面上升，最终上涨的海洋可能会淹没沿海城市和农田气候变暖也会引起海洋温度升高，促使强烈的热带风暴形成全球气候的变化，必将破坏生态平衡，给人类带来灾难控制“温室效应”加剧必须采取的措施是：控制矿物燃料的燃烧，合理开发、合理利用燃料，寻找新能源如太阳能、生物能、地热等以减少二氧化碳的排放保护森林、植被，禁止乱砍滥伐，植树造林，利用森林涵养水源，调节气温控制人口激增，尽快恢复正常循环5一氧化碳和二氧化碳的比较氧化物COCO2物理性质无色、无味气体，难溶于水无色略带酸味气体，无毒能溶于水，固态时俗称干冰化学性质可燃性还原性(

20、与Fe2O3、CuO、H2O反应)不成盐氧化物不能燃烧氧化性(与C、Mg的反应)酸性氧化物实验室制法略CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O收集方法排水法向上排空气法检验方法点燃后再在火焰上面罩上沾有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊使澄清的石灰水浑浊工业制法CH2OCOH2CaCO3CaOCO2综合能力训练题1CO2通入下列溶液中，不可能产生沉淀的是()ACaCl2溶液B石灰水C饱和Na2CO3溶液DNa2SiO3溶液解析：A项，CO2与CaCl2溶液不反应；B、C项的情况中都有沉淀生成：B中CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O；C中：CO2H2ONa2CO3(饱和)=2NaHCO3；D项：因

21、为碳酸酸性强于硅酸，所以CO2通入Na2SiO3溶液会发生反应，生成白色胶状沉淀H4SiO4：Na2SiO3CO22H2O=H4SiO4Na2CO3答案：A2密陀僧是一氧化铅，加热时，它可与碳反应如下：PbOCPbCO2PbOC2PbCO2，为了证明密陀僧中含有氧元素，有位同学设计实验如下：将密陀僧与一定量的碳混合加热，在实验前后及过程中均通入氮气，试回答：(1)为了使实验成功，混合物中碳的含量应(“较多”或“较少”)_，原因_(2)该实验以干燥的N2代替空气作为反应环境，设计人考虑的可能原因是_(3)为证明密陀僧中含有氧元素，应将产生的气体通入_答案：(1)较少若太多则均生成CO，无法用后面

22、的通入澄清石灰水来证明氧元素存在(2)防止空气中O2与C反应生成CO2(3)澄清石灰水3向碳酸钠的浓溶液中逐滴加入稀盐酸，直到不再生成二氧化碳气体为止则在此过程中，溶液的碳酸氢根离子浓度变化趋势可能是()A逐渐减小 B逐渐增大C先逐渐增大，而后减小 D先逐渐减小，而后增大试用化学方程式和简要文字表述其理由_解析：往Na2CO3溶液中滴加盐酸，开始发生的反应为COH=HCO，HCO浓度增大；生成的HCO继续反应HCOH=CO2H2O，HCO浓度减小审此题时，一定要抓住题示信息中的“Na2CO3浓溶液”“逐滴加入稀盐酸”来理解题意答案：C首先，Na2CO3=2NaCO，COH=HCO，所以溶液中的

23、HCO的浓度逐渐增大而后，因为HCOH=CO2H2O，所以溶液中的HCO浓度逐渐减小4在没有现成CO2气体发生器的情况下，请你选用下图中部分仪器装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的CO2气体发生装置(1)应选用的仪器是(填入编号)_(2)若用上述装置制取CO2气体，而实验室只有稀H2SO4、浓HNO3、水、块状纯碱和块状大理石，应选用的药品是_答案：(1)a、c、d、e(2)浓HNO3、水、块状大理石高考真题1(2000全国4)石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏这是由于石墨()A有放射性 B易燃、易爆C能导电D有剧毒解析：利用了石墨的导电性能石墨纤

24、维落在输电线上，造成线路短路、发电机和其他设施损坏石墨性质稳定，无毒也不易燃易爆，故正确选项为C答案：C2(2000理综8)请据图回答，经数小时后，U型管A、B两处的液面会出现下列哪种情况(实验装置里的空气足以维持实验期间小白鼠的生命活动，瓶口密封，忽略水蒸气和温度变化对实验结果的影响)()AA处上升，B处下降BA、B两处都下降CA处下降，B处上升DA、B两处都不变解析：小白鼠吸收容器中的氧气，呼出CO2被集气瓶中的NaOH吸收，造成集气瓶中压强(两集气瓶是连通的，压强相等)减小，所以U型管B处液面上升，A处液面下降答案：C3(2000春京皖12)某无色混合气体可能含CO2、CO、H2O(g)、H2中的一种或几种，依次进行如下处理(假定每次处理均反