硅·碳族元素

硅·碳族元素

第一節(jié) 碳族元素 [1]

第二節(jié) 硅及其重要化合物 [2]

第三節(jié) 硅酸鹽工業(yè)簡述 [1]

 

第一節(jié)碳族元素

一。教學目的要求

     運用物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律的知識，掌握碳族元素的特點和一些重要性質(zhì)的遞變規(guī)律。

二。教學重點

  碳族元素的性質(zhì)及其遞變規(guī)律。

[教學過程]

  名稱：碳    C  硅 Si 鍺 Ge 錫 Sn 鉛 Pb

  位于易失電子和易得電子的主族元素中間，容易生成共價化合物。

  最外層電子層電子數(shù)4個，據(jù)此可以推測化合價最高正價+4，有時也顯正二   價。

  最高正價氧化物為RO2，水化物分子式為H2RO3或R(OH)2，氣態(tài)氧化物分子式為RH4，其穩(wěn)定性隨原子的增加而減小，第四主族元素的非金屬性比氮、氧、鹵素的弱，鍺的金屬性比非金屬性強，錫、鉛為金屬。

  在本族中，C、 Si  、 Ge、 Sn以+4價為主， Pb以+2為主，除H2CO3和H2SiO3顯酸性外， Ge、 Sn、 Pb的二價和四價氫氧化物都顯二性。

  R(OH)2以堿性為主，R(OH)2以酸性為主。

 

     第二節(jié)  硅及其重要化合價

一、教學的目的要求

  1·認識硅和SiO2的結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途。

  2·了解原硅酸、硅酸的組成和性質(zhì)。

       初步了解幾種硅酸鹽的組成和用途。

二、教學重點

  硅和二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

三、教學過程

  （硅和二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。）

  指導學生看書P100~104

  提問：

  1·為什么硅和金剛石的硬度較大？熔沸點較高？

  2·為什么晶體硅在硬度、熔沸點方面都不如金剛石？

  3·二氧化碳和二氧化硅在性質(zhì)上、結(jié)構(gòu)上有什么不同？

[講]一、硅

（一）硅和金剛石都屬于原子晶體，但是它們的硬度和熔沸點又不同。

    　  投影：　　　　　　　鍵能　　　　　熔點　　　　沸點　　　硬度

　金剛石　Ｃ－Ｃ　　８３千卡／摩爾　３３５０℃　４８２８℃　　１０

　晶體硅　Ｓｉ－Ｓｉ４３千卡／摩爾　１４１０℃　２３５５℃　　　７

從表中數(shù)據(jù)可以看出，金剛石比晶體硅的鍵能大，因此金剛石的熔沸點比晶體硅的熔沸點高，金剛石的硬度比晶體硅的硬度大。

（二）化學性質(zhì)

１。碳、硅能和氧氣反應

　　Ｃ＋Ｏ2＝ＣＯ2

　　Ｓi＋Ｏ2＝ＳｉＯ2

２。硅和強堿反應

　　Ｓi＋2ＮaＯＨ＋Ｈ2Ｏ＝Ｎa2ＳiＯ3＋２Ｈ2

３。碳和硅反應生成碳化硅ＳiＣ

　　ＳｉＣ是原子晶體，硬度大。

（三）純硅的制取

　　ＳiＯ2＋２Ｃ＝Ｓi＋２ＣＯ2↑

　　　　　　　　　　粗硅　

　　Ｓi＋２Ｃl2＝ＳiＣl4　四氯化硅

　　ＳiＣl4＋２Ｈ2＝Ｓi＋４ＨＣl

二、二氧化硅

（一）打出下列投影，得到結(jié)論：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

（二）化學性質(zhì)：

　１。和堿性氧化物反應

　　　ＳiＯ2＋ＣaＯ＝ＣaＳiＯ3

　２。和堿反應

　　　ＳiＯ2＋２ＮaＯＨ＝ＮaＳiＯ3＋Ｈ2Ｏ

　３。和ＨＦ反應　

　　　ＳiＯ2＋４ＨＦ＝ＳiＦ4↑＋２Ｈ2Ｏ　玻璃繪圖

　提問：如何用實驗證明石灰石中混有石英？

　　　　如何除去石灰石中的石英？

三、硅酸、硅酸鹽

　１。硅酸不能直接制取

　　　Ｎa2ＳiＯ3＋２ＨＣｌ＝Ｈ4ＳiＯ4↓＋２ＮaＣｌ

　　　Ｈ4ＳiＯ4＝Ｈ2ＳiＯ3＋Ｈ2Ｏ

　　　弱酸，酸性小于碳酸

　２。硅酸鹽

　　　Ｎa2ＳiＯ3　水玻璃　無色粘稠的液體

　　　介紹用氧化物形式表示硅酸鹽的方法

　　硅酸鈉：Ｎa2ＳiＯ3　（Ｎa2Ｏ·ＳiＯ2）

　鎂橄欖石：Ｍg2ＳiＯ4（２ＭｇＯ·ＳiＯ2）

　

　　高嶺石：Ａｌ2（ＳｉＯ5）·（ＯＨ）4

　　　　　　（Ａｌ2Ｏ3·２ＳｉＯ2·２Ｈ2Ｏ）

第三節(jié)、硅酸鹽工業(yè)簡述

教學目的：

　　使學生初步了解水泥、玻璃的主要成分和生產(chǎn)水泥、玻璃的簡單原理。

教學重點：

　　水泥、玻璃的主要成分和制造普通玻璃的化學反應原理。

教學過程：

　　指導學生看書，學生回答。板書如下：

１。水泥

１〉普通水泥的主要原料

　　石灰石　ＣaＣＯ3

　　粘土　Ａｌ2Ｏ3·２ＳｉＯ2·２Ｈ2Ｏ

２〉生產(chǎn)過程：

　　先磨，后燒，再磨（二磨一燒）

　　發(fā)生復雜的物理化學變化。

３〉主要成分：

　　硅酸三鈣、　　　　　　　硅酸二鈣、　　　　　鋁酸三鈣

　　３ＣａＯ·ＳｉＯ2　２ＣａＯ·ＳｉＯ2　３ＣａＯ·Ａｌ2Ｏ3

２。玻璃

１〉普通玻璃的主要原料

　　純堿（Ｎa2ＣＯ3）石灰石（ＣaＣＯ3）

　　硅石（ＳiＯ2）

２〉主要反應

　　Ｎa2ＣＯ3＋ＳiＯ2＝Ｎa2ＳiＯ3＋ＣＯ2↑

　　ＣaＣＯ3＋ＳiＯ2＝ＣaＳiＯ3＋ＣＯ2↑

３〉普通玻璃的主要成分

　 Ｎa2ＳiＯ3  ＣaＳiＯ3   ＳiＯ2

  幾種常見玻璃的組成、用途和有色玻璃的形成。

  加金屬氧化物   Ca2O3 呈藍白色

        Ca2O   呈紅色

 

 

二氧化碳

二氧化硅

結(jié)構(gòu)

分子晶體190千卡/mol

原子晶體88千卡/mol

 

色態(tài)

無色

白色

物理

熔點

－57℃

1723℃

性質(zhì)

沸點

－79℃ 升華

2230℃

 

硬度

0

8

 

溶解性

微溶

難溶

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