人教版高一化学教学课件-碳族元素12

1、碳族元素考纲视点根据碳族元素在周期表中的特殊位置及原子结构特点，认识该族元素非金属性金属性的递变规律运用分析比较的方法，掌握金刚石和晶体硅的结构特点，从而理解他们性质上的共同点和区别通过比较，掌握CO和CO2,CO2和SiO2,H2CO3和H2SiO3性质上的相似点和不同点掌握碳酸盐的检验方法，了解几种硅酸盐的存在，性质和用途掌握工业生产水泥，普通玻璃的原料及生产普通玻璃的主要反应原理及了解陶瓷的历史与生产碳族元素在元素周期表中的位置CSiGeSnPb一、碳族元素碳族元素： 6C 14Si 32Ge50Sn 82Pb IVA 碳 硅 锗 锡 铅原子半径依次增大，吸引电子的能力依次减弱，非金属性

2、逐渐减弱，金属性逐渐增强。最外层都有4个电子，既可以失电子有可以得电子，是最容易形成共价化合物的族。常见化合价有-4,0,+2,+4。思考题2、为什么单质熔点的变化是从低高低？1、为什么碳族元素容易形成共价化合物？ 碳和硅的单质的微粒间的作用力是共价键，原子晶体，其碳的键长比硅的键长短， 共价键稳定，故碳的单质比硅的单质熔点高；而锗、锡、铅单质的微粒间为金属键，其键能依次减弱，故其熔点降低。 碳族元素位于容易失去电子和容易得到电子的主族元素之间的中间位置，既不容易量失去电子，又不容易得到电子，所以容易形成共价化合物。 例1 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+

3、4价，其中+2价锡元素和+4价铅元素的化合物均不稳定，+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Cl2氧化性强。 （1）写出下列反应的化学方程式。 氯气跟锡共热：_； 氯气跟铅共热：_； 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是：_。Sn+2Cl2=SnCl4Pb+Cl2=PbCl2PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2+2H2OSn2+2 Fe3+= Sn4+2 Fe2+从 例2.铅从单质到化合物都有着广泛的应用，如制造焊锡、铅蓄电池、化工耐酸设备以及X射线的防护材料等。铅

4、的氧化物主要有三种：PbO、PbO2和Pb3O4。请回答下列问题：铅位于元素周期表中第 周期第 族；PbO2是一种两性氧化物，试写出PbO2和NaOH浓溶液反应的离子方程式； ；铅蓄电池是目前使用最普及的一种蓄电池。它是以Pb、PbO2为电极、以H2SO4溶液为电解液。由于硫酸浓度较大，实际参加反应的是HSO4，而不是SO42。铅蓄电池放电时负极反应和电池总反应分别为：负极反应式 Pb+HSO42e=PbSO4+H+电池总反应式 Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O则铅蓄电池放电时正极反应式为： 。6 A PbO2+2OH=PbO32+H2O PbO2+HSO4+3H+2e=P

5、bSO4+2H2O 二、碳单质及其化合物碳单质(有多种同素异形体)结构：C60金刚石石墨二、碳单质及其化合物碳单质的物理性质金刚石石墨富勒烯颜色无色透明(晶体)铁黑色至深钢灰色(光泽)熔沸点很高很高低溶解度一般不溶解难溶有机溶剂硬度最大质软小导电性不导电导电不导电二、碳单质及其化合物(1)还原性2C+O2=2COC+O2=CO2C+2S=CS2C+2CuO=2Cu+CO2C+CuO=Cu+CO3C+2Fe2O3=4Fe+3CO2C+H2O=H2+CO3C+CaO=CaC2+CO2C+SiO2=Si+2CO3C+SiO2=SiC+2COC+4HNO3=CO2+4NO2+2H2OC+2H2SO4=

6、CO2+2SO2+2H2O碳单质的化学性质二、碳单质及其化合物(2)氧化性C+2H2=CH4(困难)氧化物(COCO2)二、碳单质及其化合物(1)性质COCO2颜色状态气味无色无味气体无色无味气体溶解度不溶于水1:1毒性剧毒无毒氧化物(COCO2)二、碳单质及其化合物COCO2(还原性)CO+CuO=Cu+CO2CO+H2O=H2+CO23CO+Fe2O3=2Fe+3CO2(氧化性)CO2+2Mg=2MgO+C不成盐氧化物酸性氧化物的通性CO2+H2O=H2CO3CO2+CaO=CaCO3CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O氧化物(COCO2)二、碳单质及其化合物(2)制取COCO2原理

7、HCOOHH2O+COCaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2药品甲酸、浓硫酸大理石、稀盐酸(稀硝酸)装置液液加热启普发生器除杂碱石灰饱和小苏打液、浓硫酸收集排水法向上排空气法检验燃烧的木条(澄清石灰水)尾气点燃排空或者碱吸收二、碳单质及其化合物【讨论】工业上如何制取CO和CO2？煅烧石灰石焦炭通过高温水蒸气 例3 在没有现成的CO2气体发生器的情况下，请你选用下图中的部分仪器，装配成一个简易的、能随用随停的CO2气体发生装置。应选用的仪器是_（填编号）。a、c、d、e 例4 水蒸气通过灼热的煤所产生的混合气，其主要成分是CO、H2，还含有CO2和水蒸气，请用如图所示装置设计一个实验，

8、以确认上述混合气中含有CO和H2。连接上述装置的正确顺序是：_。CO、H2、CO2、H2O 除CO2、H2O检验CO、H2先除CO2，后除H2O先转化成CO2和H2O，后检验先检验H2O，后检验CO2E，F接D，C接A，B（或B，A）接J，I接H，G例5.(04北京理综,29)有三份不同质量比的氧化铜与炭粉的混合物样品、。甲、乙、丙三位同学各取一种样品，加强热充分反应，测定各样品中氧化铜的量。(1)甲取样品强热，若所得固体为金属铜，将其置于足量的稀硝酸中微热，产生1.12L气体（标准状况），则样品中氧化铜的质量为_g。(2)乙取样品a g 强热，生成的气体不能使澄清石灰变浑浊。再将反应后的固体

9、与足量的稀硝酸微热，充分反应后，有b g固体剩余，该剩余固体的化学式为_。样品中氧化铜质量为 g （用含a、b的代数式表示）。(3)丙称量样品强热后剩余的固体，质量比原样品减小了c g，若该固体为金属铜，则样品中氧化铜物质的量（n）的取值范围为_。6 C 20(a-b)/23 c/28nc/22 二、碳单质及其化合物碳酸和碳酸盐(1)碳酸是一种二元弱酸，酸性较弱，但能使紫色石蕊试液变红，具备酸的通性。(2)碳酸盐酸式盐：NaHCO3Ca(HCO3)2正盐： Na2CO3CaCO3 例6 关于碳酸氢钙的以下叙述中正确的是( )。 A用加热浓缩结晶的方法，可以从溶液中得到固态碳酸氢钙 B碳酸氢钙在

10、270时开始分解，有气态二氧化碳释出 C碳酸氢钙的溶液可以使pH试纸显红色 D碳酸钙在碳酸中溶解可形成碳酸氢钙溶液D 例7 纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余的固体质量为原试样的一半时，碳酸氢钙的分解率是（ ）。 A 50% B 75% C 92. 7% D 100%Ca(HCO3)2= CaCO3+CO2+H2O162 g 100 gCaCO3=CaO+CO2高温D二、碳单质及其化合物【讨论】请写出以下反应的离子方程式1、长时间煮沸小苏打溶液2、苏打溶液中慢慢滴入少量稀盐酸3、小苏打溶液中加入烧碱4、小苏打溶液中加入少量(大量)石灰水5、含0.04mol小苏打的溶液中加入含0.03mol

11、熟石灰的石灰水6、碳酸氢钙溶液中加入少量(大量)烧碱(石灰水)二、碳单质及其化合物2HCO3-=H2O+CO2+CO32-CO32-+H+=HCO3-HCO3-+OH-=H2O+CO32-2HCO3-+2OH-+Ca2+=CaCO3+2H2O+CO32-HCO3-+OH-+Ca2+=CaCO3+H2O4HCO3-+3Ca2+4OH-=3CaCO3+4H2O+CO32-Ca2+ HCO3-+OH-=CaCO3+H2OCa2+2HCO3-+2OH-=CaCO3+2H2O+CO32-Ca2+ HCO3-+OH-=CaCO3+H2O碳及其化合物的转化关系 C CO2 Na2CO3 NaHCO3 CO

12、CaCO3 Ca(HCO3)2硅单质(1)结构：见金刚石(2)性质：灰色(黑色)晶体或无定形化学性质以还原性为主Si+O2=SiO2Si+2F2=SiF4Si+2FeO=2Fe+SiO2Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2三、硅单质及其化合物三、硅单质及其化合物(3)制取SiO2+2C=Si+2CO(电炉)Si+2Cl2=SiCl4(高温)SiCl4+2H2=Si+4HCl(高温)(4)用途重要的半导体材料【讨论】有哪些元素可以作半导体材料？镓铟铊;硅锗;砷锑铋;硒碲硅的重要用途：高纯硅：半导体材料。合金变压器铁芯（含硅4%的钢有导磁性） 耐酸设备（含

13、硅15%左右的钢有耐 酸性）三、硅单质及其化合物氧化物1、结构：2、性质:白色或无色的固体或晶体，原子晶体，熔沸点很高，硬度较大。三、硅单质及其化合物(1)酸性氧化物SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3 SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2(2)氧化性SiO2+3C=SiC+2COSiO2+2C=Si+2CO(3)特性SiO2+4HF=SiF4+2H2O思考题1、为什么实验室不用带玻璃塞的试剂瓶盛放NaOH溶液？ 。应该用什么塞子？_。实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？ 。2、SiO2是酸酐吗？ 。由SiO2

14、如何来制取H2SiO3？ 。如何用实验证实硅酸的酸性比碳酸弱？_。3、在SiO2晶体结构中最小的环是几元环？_。每个Si原子与几个O原子成键？_。 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O橡皮塞不用，应用细口塑料瓶是硅酸的酸酐将SiO2 溶于强碱(如NaOH)再加酸(如盐酸)向硅酸钠溶液中通二氧化碳124 例8.实验室有六种试剂，根据它们各自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。试剂二氧化硅氢氧化钠溶液硝酸银晶体 氢氟酸浓硫酸 氯水试剂瓶细口磨口塞广口瓶棕色细口磨口塞细口橡皮塞棕色广口瓶细口塑料瓶3、二氧化硅的用途制光导纤维水 晶 制 品 石 英 制

15、 品例9.化合物A、D、F是中学化学中常见的物质,化合物B、C、E中含有两种相同的元素,这些化合物中之间存在以下关系,其中A和B的反应是一种重要的化工生产的主要反应:由此推断：(1)B、C、E中含有相同的元素是 。 (2)化合物C的化学式为 ,化合物A的水溶液显 性.(3)C的水溶液和D能否发生反应? ,其理由是 .高温A+BC+DE+FH2O+D+F+HCl+HClSi、ONa2SiO3碱强酸制弱酸能三、硅单质及其化合物硅酸与原硅酸结构三、硅单质及其化合物性质：硅酸和原硅酸都是不溶于水的白色固体原硅酸在干燥的空气中可失水成硅酸H4SiO4=H2SiO3+H2O而硅酸加热也可以失水成二氧化硅。

16、H2SiO3=SiO2+H2O用途：硅胶三、硅单质及其化合物硅酸盐硅酸盐的表示方法要领：两边原子个数守恒格式：金属氧化物、二氧化硅、水顺序：金属按活动顺序表拆分原则例10.(1)将下列硅酸盐改写成氧化物形式：高岭石Al2(Si2O5)(OH)4 .(2)许多含氧酸及其盐均可类似地改成氧化物形式,请继续改写以下物质：HNO3 HCOOH KAl(SO4)2 12H2O(3)已知在一定条件下，Fe与Cl2反应可生成Fe3Cl8，它可以看成FeCl2 2Fe Cl3。碘与Fe反应也可生成Fe3I8，则它可以看做是 。Al2O3 2SiO22H2ON2O5H2O3FeI2I2COH2OK2OAl2O3

17、4SO324H2O三、硅单质及其化合物重要的硅酸盐Na2SiO3硅酸钠俗称泡花碱，其水溶液又叫水玻璃因为水解而成碱性，是一种建筑粘合剂。硅酸盐工业的特点：（1）用含_的物质作原料；（2）反应条件是_；（3）反应原理复杂，包含有_变化；（4）生成物是 。 四、硅酸盐工业硅元素高温物理,化学成分复杂,多为硅的氧化物或为其盐四、硅酸盐工业1、水泥工业原料：石灰石、粘土、石英、石膏流程见下：四、硅酸盐工业普通水泥的成分：硅酸三钙3CaOSiO2硅酸二钙2CaOSiO2氯酸三钙3CaOAl2O3四、硅酸盐工业2、玻璃工业原料：石灰石、纯碱、石英原理见前；玻璃成分：Na2SiO3,CaSiO3,SiO2四

18、、硅酸盐工业3、陶瓷 (1)制造陶瓷的主要原料：粘土。 (2)制造陶瓷的一般过程：混合、成型、干燥、烧结、冷却、陶器 (3)陶瓷的种类(根据原料、烧制温度划分)：土器、陶器、瓷器、炻器等。五、新型无机非金属材料 指某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物（包括硫化物、硒化物和碲化物）和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材料。1.无机非金属材料的含义五、新型无机非金属材料2.无机非金属材料的分类材料传统无机非金属材料新型无机非金属材料无机非金属材料金属材料高分子材料(1)能承受高温、强度大(2)具有电学特性(3)具有光学特性(4)具有生物功能五、新型无机非金属材

19、料3.新型无机非金属材料的特性材料名称举例高频绝缘材料氧化铝、滑石、镁橄榄石质陶瓷压电陶瓷电子打火器、铝钛酸铅系材料磁性材料阿尔法质谱仪导体陶瓷钠、锂、氧的离子导体、碳化硅等半导体陶瓷氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆等过渡金属元素的氧化物光学材料钇铝石榴石激光材料、石英、氧化铝等多组分的光导纤维高温结构陶瓷高温氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等难熔化合物超硬材料人造金刚石、人造红宝石等生物陶瓷植入陶瓷、人造牙、人造骨、人造关节等新型无机非金属材料重点介绍的新型无机非金属材料高温结构陶瓷(1)高温结构陶瓷的优点：能受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等。(2)高温结构陶瓷的种类：氧化铝