人教版高一化學(xué)教學(xué)課件-碳族元素12

1、碳族元素考綱視點(diǎn)根據(jù)碳族元素在周期表中的特殊位置及原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)該族元素非金屬性金屬性的遞變規(guī)律運(yùn)用分析比較的方法，掌握金剛石和晶體硅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而理解他們性質(zhì)上的共同點(diǎn)和區(qū)別通過比較，掌握CO和CO2,CO2和SiO2,H2CO3和H2SiO3性質(zhì)上的相似點(diǎn)和不同點(diǎn)掌握碳酸鹽的檢驗(yàn)方法，了解幾種硅酸鹽的存在，性質(zhì)和用途掌握工業(yè)生產(chǎn)水泥，普通玻璃的原料及生產(chǎn)普通玻璃的主要反應(yīng)原理及了解陶瓷的歷史與生產(chǎn)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 鍺 錫 鉛原子半徑依次增大，吸引電子的能力依次減弱，非金屬性

2、逐漸減弱，金屬性逐漸增強(qiáng)。最外層都有4個(gè)電子，既可以失電子有可以得電子，是最容易形成共價(jià)化合物的族。常見化合價(jià)有-4,0,+2,+4。思考題2、為什么單質(zhì)熔點(diǎn)的變化是從低高低？1、為什么碳族元素容易形成共價(jià)化合物？ 碳和硅的單質(zhì)的微粒間的作用力是共價(jià)鍵，原子晶體，其碳的鍵長比硅的鍵長短， 共價(jià)鍵穩(wěn)定，故碳的單質(zhì)比硅的單質(zhì)熔點(diǎn)高；而鍺、錫、鉛單質(zhì)的微粒間為金屬鍵，其鍵能依次減弱，故其熔點(diǎn)降低。 碳族元素位于容易失去電子和容易得到電子的主族元素之間的中間位置，既不容易量失去電子，又不容易得到電子，所以容易形成共價(jià)化合物。 例1 閱讀下列材料，回答有關(guān)的問題： 錫、鉛兩種元素的主要化合價(jià)是+2價(jià)和+

3、4價(jià)，其中+2價(jià)錫元素和+4價(jià)鉛元素的化合物均不穩(wěn)定，+2價(jià)錫離子有強(qiáng)還原性，+4價(jià)鉛元素的化合物有強(qiáng)氧化性。例如：Sn2+還原性比Fe2+還原性強(qiáng) ，PbO2的氧化性比Cl2氧化性強(qiáng)。 （1）寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式。 氯氣跟錫共熱：_； 氯氣跟鉛共熱：_； 二氧化鉛跟濃鹽酸共熱：_。 （2）能說明Sn2+還原性比Fe2+還原性強(qiáng)的離子方程式是：_。Sn+2Cl2=SnCl4Pb+Cl2=PbCl2PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2+2H2OSn2+2 Fe3+= Sn4+2 Fe2+從 例2.鉛從單質(zhì)到化合物都有著廣泛的應(yīng)用，如制造焊錫、鉛蓄電池、化工耐酸設(shè)備以及X射線的防護(hù)材料等。鉛

4、的氧化物主要有三種：PbO、PbO2和Pb3O4。請回答下列問題：鉛位于元素周期表中第 周期第 族；PbO2是一種兩性氧化物，試寫出PbO2和NaOH濃溶液反應(yīng)的離子方程式； ；鉛蓄電池是目前使用最普及的一種蓄電池。它是以Pb、PbO2為電極、以H2SO4溶液為電解液。由于硫酸濃度較大，實(shí)際參加反應(yīng)的是HSO4，而不是SO42。鉛蓄電池放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)和電池總反應(yīng)分別為：負(fù)極反應(yīng)式 Pb+HSO42e=PbSO4+H+電池總反應(yīng)式 Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O則鉛蓄電池放電時(shí)正極反應(yīng)式為： 。6 A PbO2+2OH=PbO32+H2O PbO2+HSO4+3H+2e=P

5、bSO4+2H2O 二、碳單質(zhì)及其化合物碳單質(zhì)(有多種同素異形體)結(jié)構(gòu)：C60金剛石石墨二、碳單質(zhì)及其化合物碳單質(zhì)的物理性質(zhì)金剛石石墨富勒烯顏色無色透明(晶體)鐵黑色至深鋼灰色(光澤)熔沸點(diǎn)很高很高低溶解度一般不溶解難溶有機(jī)溶劑硬度最大質(zhì)軟小導(dǎo)電性不導(dǎo)電導(dǎo)電不導(dǎo)電二、碳單質(zhì)及其化合物(1)還原性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碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)二、碳單質(zhì)及其化合物(2)氧化性C+2H2=CH4(困難)氧化物(COCO2)二、碳單質(zhì)及其化合物(1)性質(zhì)COCO2顏色狀態(tài)氣味無色無味氣體無色無味氣體溶解度不溶于水1:1毒性劇毒無毒氧化物(COCO2)二、碳單質(zhì)及其化合物COCO2(還原性)CO+CuO=Cu+CO2CO+H2O=H2+CO23CO+Fe2O3=2Fe+3CO2(氧化性)CO2+2Mg=2MgO+C不成鹽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、碳單質(zhì)及其化合物(2)制取COCO2原理

7、HCOOHH2O+COCaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2藥品甲酸、濃硫酸大理石、稀鹽酸(稀硝酸)裝置液液加熱啟普發(fā)生器除雜堿石灰飽和小蘇打液、濃硫酸收集排水法向上排空氣法檢驗(yàn)燃燒的木條(澄清石灰水)尾氣點(diǎn)燃排空或者堿吸收二、碳單質(zhì)及其化合物【討論】工業(yè)上如何制取CO和CO2？煅燒石灰石焦炭通過高溫水蒸氣 例3 在沒有現(xiàn)成的CO2氣體發(fā)生器的情況下，請你選用下圖中的部分儀器，裝配成一個(gè)簡易的、能隨用隨停的CO2氣體發(fā)生裝置。應(yīng)選用的儀器是_（填編號）。a、c、d、e 例4 水蒸氣通過灼熱的煤所產(chǎn)生的混合氣，其主要成分是CO、H2，還含有CO2和水蒸氣，請用如圖所示裝置設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，

8、以確認(rèn)上述混合氣中含有CO和H2。連接上述裝置的正確順序是：_。CO、H2、CO2、H2O 除CO2、H2O檢驗(yàn)CO、H2先除CO2，后除H2O先轉(zhuǎn)化成CO2和H2O，后檢驗(yàn)先檢驗(yàn)H2O，后檢驗(yàn)CO2E，F(xiàn)接D，C接A，B（或B，A）接J，I接H，G例5.(04北京理綜,29)有三份不同質(zhì)量比的氧化銅與炭粉的混合物樣品、。甲、乙、丙三位同學(xué)各取一種樣品，加強(qiáng)熱充分反應(yīng)，測定各樣品中氧化銅的量。(1)甲取樣品強(qiáng)熱，若所得固體為金屬銅，將其置于足量的稀硝酸中微熱，產(chǎn)生1.12L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則樣品中氧化銅的質(zhì)量為_g。(2)乙取樣品a g 強(qiáng)熱，生成的氣體不能使澄清石灰變渾濁。再將反應(yīng)后的固體

9、與足量的稀硝酸微熱，充分反應(yīng)后，有b g固體剩余，該剩余固體的化學(xué)式為_。樣品中氧化銅質(zhì)量為 g （用含a、b的代數(shù)式表示）。(3)丙稱量樣品強(qiáng)熱后剩余的固體，質(zhì)量比原樣品減小了c g，若該固體為金屬銅，則樣品中氧化銅物質(zhì)的量（n）的取值范圍為_。6 C 20(a-b)/23 c/28nc/22 二、碳單質(zhì)及其化合物碳酸和碳酸鹽(1)碳酸是一種二元弱酸，酸性較弱，但能使紫色石蕊試液變紅，具備酸的通性。(2)碳酸鹽酸式鹽：NaHCO3Ca(HCO3)2正鹽： Na2CO3CaCO3 例6 關(guān)于碳酸氫鈣的以下敘述中正確的是( )。 A用加熱濃縮結(jié)晶的方法，可以從溶液中得到固態(tài)碳酸氫鈣 B碳酸氫鈣在

10、270時(shí)開始分解，有氣態(tài)二氧化碳釋出 C碳酸氫鈣的溶液可以使pH試紙顯紅色 D碳酸鈣在碳酸中溶解可形成碳酸氫鈣溶液D 例7 純凈的碳酸氫鈣試樣在高溫下分解，當(dāng)剩余的固體質(zhì)量為原試樣的一半時(shí)，碳酸氫鈣的分解率是（ ）。 A 50% B 75% C 92. 7% D 100%Ca(HCO3)2= CaCO3+CO2+H2O162 g 100 gCaCO3=CaO+CO2高溫D二、碳單質(zhì)及其化合物【討論】請寫出以下反應(yīng)的離子方程式1、長時(shí)間煮沸小蘇打溶液2、蘇打溶液中慢慢滴入少量稀鹽酸3、小蘇打溶液中加入燒堿4、小蘇打溶液中加入少量(大量)石灰水5、含0.04mol小蘇打的溶液中加入含0.03mol

11、熟石灰的石灰水6、碳酸氫鈣溶液中加入少量(大量)燒堿(石灰水)二、碳單質(zhì)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碳及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系 C CO2 Na2CO3 NaHCO3 CO

12、CaCO3 Ca(HCO3)2硅單質(zhì)(1)結(jié)構(gòu)：見金剛石(2)性質(zhì)：灰色(黑色)晶體或無定形化學(xué)性質(zhì)以還原性為主Si+O2=SiO2Si+2F2=SiF4Si+2FeO=2Fe+SiO2Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2三、硅單質(zhì)及其化合物三、硅單質(zhì)及其化合物(3)制取SiO2+2C=Si+2CO(電爐)Si+2Cl2=SiCl4(高溫)SiCl4+2H2=Si+4HCl(高溫)(4)用途重要的半導(dǎo)體材料【討論】有哪些元素可以作半導(dǎo)體材料？鎵銦鉈;硅鍺;砷銻鉍;硒碲硅的重要用途：高純硅：半導(dǎo)體材料。合金變壓器鐵芯（含硅4%的鋼有導(dǎo)磁性） 耐酸設(shè)備（含

13、硅15%左右的鋼有耐 酸性）三、硅單質(zhì)及其化合物氧化物1、結(jié)構(gòu)：2、性質(zhì):白色或無色的固體或晶體，原子晶體，熔沸點(diǎn)很高，硬度較大。三、硅單質(zhì)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思考題1、為什么實(shí)驗(yàn)室不用帶玻璃塞的試劑瓶盛放NaOH溶液？ 。應(yīng)該用什么塞子？_。實(shí)驗(yàn)室能否用玻璃瓶保存氫氟酸？ 。2、SiO2是酸酐嗎？ 。由SiO2

14、如何來制取H2SiO3？ 。如何用實(shí)驗(yàn)證實(shí)硅酸的酸性比碳酸弱？_。3、在SiO2晶體結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)是幾元環(huán)？_。每個(gè)Si原子與幾個(gè)O原子成鍵？_。 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O橡皮塞不用，應(yīng)用細(xì)口塑料瓶是硅酸的酸酐將SiO2 溶于強(qiáng)堿(如NaOH)再加酸(如鹽酸)向硅酸鈉溶液中通二氧化碳124 例8.實(shí)驗(yàn)室有六種試劑，根據(jù)它們各自的性質(zhì)，必須選擇適當(dāng)?shù)脑噭┢渴⒎?，請?jiān)趯?yīng)的各種試劑瓶和所裝試劑之間進(jìn)行連線。試劑二氧化硅氫氧化鈉溶液硝酸銀晶體 氫氟酸濃硫酸 氯水試劑瓶細(xì)口磨口塞廣口瓶棕色細(xì)口磨口塞細(xì)口橡皮塞棕色廣口瓶細(xì)口塑料瓶3、二氧化硅的用途制光導(dǎo)纖維水 晶 制 品 石 英 制

15、 品例9.化合物A、D、F是中學(xué)化學(xué)中常見的物質(zhì),化合物B、C、E中含有兩種相同的元素,這些化合物中之間存在以下關(guān)系,其中A和B的反應(yīng)是一種重要的化工生產(chǎn)的主要反應(yīng):由此推斷：(1)B、C、E中含有相同的元素是 。 (2)化合物C的化學(xué)式為 ,化合物A的水溶液顯 性.(3)C的水溶液和D能否發(fā)生反應(yīng)? ,其理由是 .高溫A+BC+DE+FH2O+D+F+HCl+HClSi、ONa2SiO3堿強(qiáng)酸制弱酸能三、硅單質(zhì)及其化合物硅酸與原硅酸結(jié)構(gòu)三、硅單質(zhì)及其化合物性質(zhì)：硅酸和原硅酸都是不溶于水的白色固體原硅酸在干燥的空氣中可失水成硅酸H4SiO4=H2SiO3+H2O而硅酸加熱也可以失水成二氧化硅。

16、H2SiO3=SiO2+H2O用途：硅膠三、硅單質(zhì)及其化合物硅酸鹽硅酸鹽的表示方法要領(lǐng)：兩邊原子個(gè)數(shù)守恒格式：金屬氧化物、二氧化硅、水順序：金屬按活動(dòng)順序表拆分原則例10.(1)將下列硅酸鹽改寫成氧化物形式：高嶺石Al2(Si2O5)(OH)4 .(2)許多含氧酸及其鹽均可類似地改成氧化物形式,請繼續(xù)改寫以下物質(zhì)：HNO3 HCOOH KAl(SO4)2 12H2O(3)已知在一定條件下，F(xiàn)e與Cl2反應(yīng)可生成Fe3Cl8，它可以看成FeCl2 2Fe Cl3。碘與Fe反應(yīng)也可生成Fe3I8，則它可以看做是 。Al2O3 2SiO22H2ON2O5H2O3FeI2I2COH2OK2OAl2O3

17、4SO324H2O三、硅單質(zhì)及其化合物重要的硅酸鹽Na2SiO3硅酸鈉俗稱泡花堿，其水溶液又叫水玻璃因?yàn)樗舛蓧A性，是一種建筑粘合劑。硅酸鹽工業(yè)的特點(diǎn)：（1）用含_的物質(zhì)作原料；（2）反應(yīng)條件是_；（3）反應(yīng)原理復(fù)雜，包含有_變化；（4）生成物是 。 四、硅酸鹽工業(yè)硅元素高溫物理,化學(xué)成分復(fù)雜,多為硅的氧化物或?yàn)槠潲}四、硅酸鹽工業(yè)1、水泥工業(yè)原料：石灰石、粘土、石英、石膏流程見下：四、硅酸鹽工業(yè)普通水泥的成分：硅酸三鈣3CaOSiO2硅酸二鈣2CaOSiO2氯酸三鈣3CaOAl2O3四、硅酸鹽工業(yè)2、玻璃工業(yè)原料：石灰石、純堿、石英原理見前；玻璃成分：Na2SiO3,CaSiO3,SiO2四

18、、硅酸鹽工業(yè)3、陶瓷 (1)制造陶瓷的主要原料：粘土。 (2)制造陶瓷的一般過程：混合、成型、干燥、燒結(jié)、冷卻、陶器 (3)陶瓷的種類(根據(jù)原料、燒制溫度劃分)：土器、陶器、瓷器、炻器等。五、新型無機(jī)非金屬材料 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）和硅酸鹽、鈦酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽等含氧酸鹽為主要組成的無機(jī)材料。1.無機(jī)非金屬材料的含義五、新型無機(jī)非金屬材料2.無機(jī)非金屬材料的分類材料傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料金屬材料高分子材料(1)能承受高溫、強(qiáng)度大(2)具有電學(xué)特性(3)具有光學(xué)特性(4)具有生物功能五、新型無機(jī)非金屬材

19、料3.新型無機(jī)非金屬材料的特性材料名稱舉例高頻絕緣材料氧化鋁、滑石、鎂橄欖石質(zhì)陶瓷壓電陶瓷電子打火器、鋁鈦酸鉛系材料磁性材料阿爾法質(zhì)譜儀導(dǎo)體陶瓷鈉、鋰、氧的離子導(dǎo)體、碳化硅等半導(dǎo)體陶瓷氧化鋅、氧化錫、氧化釩、氧化鋯等過渡金屬元素的氧化物光學(xué)材料釔鋁石榴石激光材料、石英、氧化鋁等多組分的光導(dǎo)纖維高溫結(jié)構(gòu)陶瓷高溫氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等難熔化合物超硬材料人造金剛石、人造紅寶石等生物陶瓷植入陶瓷、人造牙、人造骨、人造關(guān)節(jié)等新型無機(jī)非金屬材料重點(diǎn)介紹的新型無機(jī)非金屬材料高溫結(jié)構(gòu)陶瓷(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的優(yōu)點(diǎn)：能受高溫、不怕氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等。(2)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的種類：氧化鋁