3元素周期律的應(yīng)用預(yù)測(cè)硅以及其化合物的性質(zhì)課件高一下學(xué)期化學(xué)

第三節(jié)元素周期律的應(yīng)用

第3課時(shí)預(yù)測(cè)元素及其化合物的性質(zhì)復(fù)習(xí)鞏固同周期、同主族元素性質(zhì)的變化規(guī)律(0族除外)

內(nèi)容同周期（從左到右）同主族（從上到下）原子半徑電子層結(jié)構(gòu)失電子能力得電子能力金屬性非金屬性主要化合價(jià)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物酸堿性非金屬元素氣態(tài)氫化物的形成與穩(wěn)定性逐漸減小逐漸增大電子層數(shù)相同、最外層電子增多失電子逐漸減弱

得電子逐漸增強(qiáng)失電子逐漸增強(qiáng)得電子逐漸減弱金屬性減弱、

非金屬性增強(qiáng)金屬性增強(qiáng)、非金屬性減弱最高正價(jià)+1→+7（除O、F）最高正價(jià)=主族序數(shù)

堿性逐漸減弱

酸性逐漸增強(qiáng)堿性逐漸增強(qiáng)酸性逐漸減弱形成：由難到易穩(wěn)定性：逐漸增強(qiáng)形成：由易到難穩(wěn)定性：逐漸減弱電子層增多最外層電子數(shù)相同元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)，而根據(jù)元素的原子結(jié)構(gòu)又可推測(cè)它在元素周期表中的位置和性質(zhì)，三者之間的關(guān)系如圖所示。世界著名高科技產(chǎn)業(yè)區(qū)——硅谷硅谷，是高科技事業(yè)云集的圣塔克拉拉谷的別稱。硅谷最早是研究和生產(chǎn)以硅為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體芯片的地方，因此得名。

硅在地殼中的含量?jī)H次于氧，硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。計(jì)算機(jī)芯片、光導(dǎo)纖維、玻璃儀器等，都是以硅或硅的化合物為材料制成的。硅在自然界中主要以硅酸鹽（如地殼中的大多數(shù)礦物）和氧化物（如水晶、瑪瑙、石英砂）的形式存在。認(rèn)識(shí)硅硅孔雀石水晶硅元素位于元素周期表中：第三周期ⅣA族+642C+1582P5與同主族的碳元素相比，硅元素原子的得電子能力弱。（非金屬性）與同周期的磷元素相比，硅元素原子的得電子能力弱。（非金屬性）硅單質(zhì)的物理性質(zhì)單質(zhì)硅單質(zhì)碳灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體熔、沸點(diǎn)高、硬度大(導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間)晶體硅是良好的半導(dǎo)體硅（Si）的化學(xué)性質(zhì)（1）常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，除氫氟酸、氟氣、強(qiáng)堿外不跟其他物質(zhì)反應(yīng)。Si＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑③Si＋2KOH＋H2O＝K2SiO3＋2H2↑a.硅與氟氣反應(yīng)：b.硅與氫氟酸反應(yīng)：c.硅與KOH（強(qiáng)堿）反應(yīng)：(與唯一酸反應(yīng))（2）加熱條件下，硅和一些非金屬反應(yīng)。Si+2Cl2SiCl4Si+O2SiO2Si+CSiC(金剛砂)高溫1.我國(guó)具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電腦芯片“龍芯一號(hào)”的問(wèn)世，填補(bǔ)了我國(guó)計(jì)算機(jī)制造史上的一項(xiàng)空白。下列對(duì)晶體硅的有關(guān)敘述正確的是(

)A．晶體硅和金剛石的物理性質(zhì)相似B．晶體硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)C．晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，但是它的提煉工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴D．晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金屬材料，可以導(dǎo)電A資料卡片SiO2是一種酸性氧化物，能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。如SiO2與NaOH溶液反應(yīng)可生成Na2SiO3。氫氟酸是HF的水溶液，可與SiO2發(fā)生反應(yīng)生成SiF4氣體和水，可以用氫氟酸溶蝕玻璃生產(chǎn)磨砂玻璃。SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)，也能與氫氟酸反應(yīng)，能認(rèn)為SiO2屬于兩性氧化物嗎?SiO2不屬于兩性氧化物。兩性氧化物指既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，但并不生成鹽和水?！蝗苡谒?，也不與水反應(yīng)酸性氧化物的通性SiO2＋CaO===CaSiO3高溫SiO2＋2NaOH==Na2SiO3＋H2OSiO2＋Na2O===Na2SiO3高溫與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：與堿性氧化物反應(yīng)：

硅酸鈉俗稱泡花堿，其水溶液俗稱“水玻璃”，可作粘合劑、防火劑為什么不能用磨口玻璃塞的試劑瓶盛放氫氧化鈉溶液?若使用帶玻璃塞的試劑瓶盛放堿液，堿液能與玻璃中SiO2發(fā)生反應(yīng)生成Na2SiO3，導(dǎo)致玻璃塞與瓶口內(nèi)側(cè)粘連而無(wú)法打開。特性：只能與氫氟酸(HF)反應(yīng)SiO2+4HF===

SiF4↑+2H2O（曾用于刻蝕玻璃）HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。SiO2+2CSi+2CO↑（工業(yè)制粗硅）高溫弱氧化性與碳酸鹽反應(yīng)SiO2＋Na2CO3===Na2SiO3＋CO2↑高溫SiO2＋CaCO3

===CaSiO3＋CO2↑高溫工業(yè)生產(chǎn)玻璃原理二氧化硅的用途光導(dǎo)纖維石英坩堝玻璃儀器水晶、瑪瑙飾品【例1】《本草衍義》中有如下敘述：“嘉州峨眉山有燕薩石，形六棱而銳首，色瑩白明澈?！边@里“燕薩石”的主要成分可能是(

)A．CaO

B．SiO2C．石墨 D．NaClB【例2】二氧化硅是玻璃的主要成分之一。下列說(shuō)法不正確的是(

)A．二氧化硅是一種立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，熔點(diǎn)高、硬度大B．二氧化硅為酸性氧化物，能與水反應(yīng)生成硅酸C．實(shí)驗(yàn)室不能用磨口玻璃塞試劑瓶盛放氫氧化鈉溶液D．氫氟酸能雕刻玻璃，不能用玻璃瓶盛放氫氟酸B

甲乙

丙

丁3．甲~丁均為短周期主族元素，在元素周期表中的相對(duì)位置如圖所示。丁的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物在同周期中酸性最強(qiáng)，下列說(shuō)法正確的是A．非金屬性：丁>丙>甲B．原子半徑：甲>乙>丙C．最簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)：乙>甲D．丙與乙形成的二元化合物易溶于水和強(qiáng)堿溶液【答案】C【分析】由元素在周期表中的相對(duì)位置，可知甲、乙處于第二周期，而丙、丁處于第三周期，丁的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物在同周期中酸性最強(qiáng)，故丁為Cl元素，可知甲是N元素、乙是O元素、丙是Si元素?！驹斀狻緼．同周期主族元素自左而右非金屬性增強(qiáng)，同主族自上而下非金屬性減弱，則非金屬性：甲>丙，故A錯(cuò)誤；B．同周期主族元素自左而右原子半徑減小，同主族自上而下原子半徑增大，則原子半徑：丙＞甲＞乙，故B錯(cuò)誤；C．甲的簡(jiǎn)單氫化物為氨氣，乙的簡(jiǎn)單氫化物為水，常溫下水是液態(tài)，氨氣是氣態(tài)，水的沸點(diǎn)高于氨氣，因此最簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)：乙>甲，故C正確；D．丙與乙形成的二元化合物化合物是SiO2，SiO2不溶于水，故D錯(cuò)誤；鞋盒里面的秘密防潮、防霉、防臭干燥劑思考：這種干燥劑的成分是什么呢？透明小球是硅酸逐漸聚合而形成的膠體-硅酸溶膠，硅酸濃度較大時(shí)，則形成軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。硅膠多孔，吸附水分能力強(qiáng)，常用做實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體硅酸（H2SiO3）物理性質(zhì)

顏色：白色狀態(tài)：膠狀固體溶解性：不溶于水硅酸是一種很弱的酸，酸性比碳酸弱，難溶于水，不穩(wěn)定，受熱易分解。硅酸（H2SiO3）化學(xué)性質(zhì)結(jié)合碳酸的制備，硅酸的制備可以讓SiO2和水反應(yīng)制得嗎？二氧化硅難溶于水，又不與水反應(yīng)，故實(shí)驗(yàn)室用可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制備Na2SiO3+2HCl===H2SiO3↓+2NaClNa2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3Na2SiO3+H2SO4

===H2SiO3↓+Na2SO4酸性強(qiáng)弱：鹽酸>硅酸酸性強(qiáng)弱：碳酸

>硅酸在試管中加入2ml飽和Na2SiO3溶液，滴入1～2滴酚酞溶液，用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，至溶液顏色變淺并接近消失時(shí)停止實(shí)驗(yàn)步驟如何證明酸性鹽酸>碳酸>硅酸？BA：Na2CO3/NaHCO3B:HClC:飽和NaHCO3D:Na2SiO3——不能使指示劑變色弱酸性(酸性：HCl>H2CO3>H2SiO3)H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O不穩(wěn)定(比H2CO3穩(wěn)定)，受熱易分解Na2SiO3+3H2O+2CO2H4SiO4(膠體)

+2NaHCO3(過(guò)量二氧化碳)原硅酸H2SiO3H2O+SiO2加熱H4SiO4H2O+H2SiO3脫水硅酸（H2SiO3）化學(xué)性質(zhì)硅酸鹽金屬材料材料無(wú)機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料復(fù)合材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料(以硅酸鹽材料為主)陶瓷

玻璃水泥磚

主要含有硅、氧等元素，具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高等特點(diǎn)，以及特殊的光學(xué)、電學(xué)等性能。2.常見的硅酸鹽材料水泥玻璃陶瓷黏土（主要成分為含水的鋁硅酸鹽）黏土、石灰石、石膏:調(diào)節(jié)水泥硬化速率玻璃玻璃原料：工業(yè)設(shè)備：應(yīng)用：純堿、石灰石和石英砂（主要成分SiO2）玻璃窯主要成分：生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿，制造玻璃纖維用于高強(qiáng)度復(fù)合材料等。反應(yīng)條件：高溫熔融反應(yīng)方程式：SiO2＋Na2CO3

Na2SiO3＋CO2↑SiO2＋CaCO3

CaSiO3＋CO2↑Na2SiO3、CaSiO3、SiO2【閱讀拓展】中國(guó)是瓷器的故鄉(xiāng)，至宋代時(shí)，是瓷業(yè)最為繁榮的時(shí)期。當(dāng)時(shí)的官窯、汝窯、哥窯、鈞窯和定窯并稱為宋代五大名窯。其中鈞窯以“人窯一色，出窯萬(wàn)彩”的神奇窯變著稱。官窯弦紋瓶汝窯天藍(lán)釉螭龍雙耳瓶哥窯貫耳瓶鈞窯紫紅斑小盞定窯刻花盤口壺硅酸鹽1.硅酸鹽存在：定義：表示方法：硅酸鹽一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在于地殼、巖石中由金屬、硅、氧等元素形成的鹽①用鹽的化學(xué)式表示，如Na2SiO3、CaSiO3②用氧化物的形式表示，如Na2O?SiO2、CaO?SiO2氧化物書寫順序：活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·H2OCa(Al2Si3O10)·3H2OMg2SiO4Al2(Si2O5)(OH)4K(Al3Si3O10)(OH)2CaO

·Al2O3·3SiO2·3H2O2MgO

·SiO2K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2OAl2O3·2SiO2·2H2O將下列硅酸鹽改寫為氧化物各元素原子總個(gè)數(shù)比值符合原來(lái)的組成，若出現(xiàn)分?jǐn)?shù)應(yīng)化為整數(shù)。歌曲《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”“色白花青的錦鯉躍然於碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個(gè)謎，近年來(lái)科學(xué)家才得知大多為硅酸鹽，如藍(lán)紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價(jià))，下列關(guān)于硅酸銅鋇的說(shuō)法不正確的是()A．可用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2B．性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色C．易溶解于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿

D．x等于6C我國(guó)是一個(gè)擁有五千年文化傳承的文明古國(guó)，下列國(guó)寶級(jí)文物主要由硅酸鹽制成的是（

）D選項(xiàng)ABCD文物

名稱《四羊方尊》國(guó)家博物館《千里江山圖》故宮博物院《青銅神樹》三星堆博物館陶兵馬俑秦始皇博物館【解析】A項(xiàng)，四羊方尊主要成分為銅合金，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，千里江山圖主要材料為纖維素，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，青銅神樹的主要成分為銅合金，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，兵馬俑為陶俑主要材料為硅酸鹽，正確?！熬徘镲L(fēng)露越窯開，奪得千峰翠色來(lái)”是贊譽(yù)越窯秘色青瓷的詩(shī)句，描繪我國(guó)古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(

)A．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品B．制水泥的原料為純堿、石灰石和石英C．硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高D．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽C《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無(wú)砂粘土而為之”，“凡坯既成，干燥之后，則堆積窖中燃薪舉火”，“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．沙子和粘土主要成分為硅酸鹽B．“燃薪舉火”使粘土發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化C．燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦D．粘土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料A知識(shí)拓展新型無(wú)機(jī)非金屬材料：新型陶瓷類別成分性能應(yīng)用金剛砂高溫結(jié)構(gòu)陶瓷壓電陶瓷透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷YBa2Cu3O7-δBi2Sr2Ca2Cu3O10Tl2Ba2Ca2Cu3O10SiC、Si3N4某些金屬氧化物耐高溫、抗氧化、耐腐蝕火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、高溫電極材料鈦酸鹽、鋯酸鹽實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化濾波器、揚(yáng)聲器、點(diǎn)火器氧化鋁、氧化釔氮化鋁、氟化鈣優(yōu)異的光學(xué)性能、耐高溫，絕緣性好高壓鈉燈、激光器、高溫探測(cè)窗某臨界溫度下電阻為零，超導(dǎo)性電力、交通、醫(yī)療耐高溫結(jié)構(gòu)材料耐高溫半導(dǎo)體材料碳化硅(SiC)硬度大、耐高溫、抗氧化知識(shí)拓展富勒烯C60石墨烯碳納米管（單壁）碳納米管（多壁）新型無(wú)機(jī)非金屬材料：碳納米材料石墨烯是只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱如C50、C60、C70、C120由