2024新教材高中化學(xué)第1章原子結(jié)構(gòu)元素周期律第3節(jié)元素周期表的應(yīng)用第3課時(shí)預(yù)測(cè)元素及其化合物的性質(zhì)教案魯科版第二冊(cè)

PAGE6-第3課時(shí)預(yù)料元素及其化合物的性質(zhì)核心素養(yǎng)發(fā)展重點(diǎn)學(xué)業(yè)要求提高基于理論進(jìn)行預(yù)料，提出假設(shè)的實(shí)力和基于試驗(yàn)事實(shí)概括、推理得出結(jié)論的實(shí)力。能利用元素在元素周期表中的位置和原子結(jié)構(gòu)，分析、預(yù)料、比較元素及其化合物的性質(zhì)。學(xué)生自主學(xué)習(xí)元素周期表的應(yīng)用1．在元素周期表中，有很多我們生疏的元素，我們可以基于對(duì)eq\o(□,\s\up4(01))已知元素的相識(shí)，利用eq\o(□,\s\up4(02))元素周期律以及對(duì)eq\o(□,\s\up4(03))已知元素及其化合物性質(zhì)的探討思路和方法，探討生疏元素及其化合物的性質(zhì)。2．元素的性質(zhì)通常包括eq\o(□,\s\up4(04))元素化合價(jià)、eq\o(□,\s\up4(05))原子半徑、eq\o(□,\s\up4(06))元素原子的得失電子實(shí)力等，可以依據(jù)eq\o(□,\s\up4(07))元素原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和元素在eq\o(□,\s\up4(08))元素周期表中的位置相識(shí)元素的性質(zhì)。從eq\o(□,\s\up4(09))物質(zhì)的類(lèi)別、eq\o(□,\s\up4(10))元素的化合價(jià)、物質(zhì)中所含有關(guān)元素在eq\o(□,\s\up4(11))元素周期表中的位置的角度可以相識(shí)有關(guān)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。3．元素周期表已成為化學(xué)家的得力工具，為探討eq\o(□,\s\up4(12))物質(zhì)結(jié)構(gòu)、eq\o(□,\s\up4(13))發(fā)覺(jué)新元素、eq\o(□,\s\up4(14))合成新物質(zhì)、eq\o(□,\s\up4(15))找尋新材料供應(yīng)了很多有價(jià)值的指導(dǎo)。硅的存在及用途硅在地殼中的含量?jī)H次于eq\o(□,\s\up4(01))氧，eq\o(□,\s\up4(02))硅的氧化物及eq\o(□,\s\up4(03))硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。eq\o(□,\s\up4(04))計(jì)算機(jī)芯片、eq\o(□,\s\up4(05))光導(dǎo)纖維、eq\o(□,\s\up4(06))玻璃儀器等，都是以硅或硅的化合物為材料制成的。硅及其氧化物的性質(zhì)硅原子的最外層有eq\o(□,\s\up4(01))4個(gè)電子，最高化合價(jià)為eq\o(□,\s\up4(02))＋4價(jià)，最低化合價(jià)為eq\o(□,\s\up4(03))－4價(jià)，硅屬于eq\o(□,\s\up4(04))非金屬元素；與同周期磷元素相比，其核電荷數(shù)eq\o(□,\s\up4(05))較小，原子半徑eq\o(□,\s\up4(06))較大，原子核對(duì)最外層電子的eq\o(□,\s\up4(07))吸引作用較弱，因此硅元素原子的得電子實(shí)力較弱。硅元素(原子序數(shù)為eq\o(□,\s\up4(08))14)位于元素周期表中eq\o(□,\s\up4(09))第3周期ⅣA族，屬于eq\o(□,\s\up4(10))非金屬元素；二氧化硅(SiO2)屬于eq\o(□,\s\up4(11))酸性氧化物，能與eq\o(□,\s\up4(12))堿溶液緩慢反應(yīng)，高溫時(shí)能與eq\o(□,\s\up4(13))堿性氧化物反應(yīng)；二氧化硅中的硅元素為＋4價(jià)，因此二氧化硅具有氧化性，能與eq\o(□,\s\up4(14))某些還原劑反應(yīng)；硅酸(H2SiO3)的酸性eq\o(□,\s\up4(15))弱于碳酸，硅酸可以由eq\o(□,\s\up4(16))硅酸鈉(Na2SiO3)與eq\o(□,\s\up4(17))鹽酸、硫酸等反應(yīng)制得。此外，二氧化硅與其他物質(zhì)一樣，還具有一些特別的性質(zhì)，例如，二氧化硅雖然屬于酸性氧化物，但能與eq\o(□,\s\up4(18))氫氟酸反應(yīng)，該反應(yīng)曾用于eq\o(□,\s\up4(19))刻蝕玻璃。課堂互動(dòng)探究一、元素周期表的應(yīng)用與硅的性質(zhì)1．作為非金屬單質(zhì)Si與前面探討的非金屬單質(zhì)O2、Cl2、S、C、N2、Br2等的性質(zhì)類(lèi)似嗎？提示：Si不易與金屬反應(yīng)而易與非金屬如：O2、C、Cl2等反應(yīng)，這是Si與O2、Cl2、Br2等的不同之處。2．硅能夠成為一種重要的半導(dǎo)體材料可能因?yàn)樗惺裁葱再|(zhì)？提示：具有導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的性質(zhì)，也就是介于金屬與非金屬之間的性質(zhì)。1．元素周期表中金屬元素與非金屬元素的分區(qū)金屬元素和非金屬元素在元素周期表中有相對(duì)明確的分區(qū)現(xiàn)象。如圖所示，虛線左面是金屬元素，右面是非金屬元素。(1)在分界線的左側(cè)(ⅠA族)還包括非金屬元素氫。(2)元素周期表的左下方是金屬性最強(qiáng)的元素銫(Fr是放射性元素，除外)，右上方是非金屬性最強(qiáng)的元素氟。堿性最強(qiáng)的是CsOH，酸性最強(qiáng)的含氧酸是HClO4。(3)由于元素的金屬性和非金屬性之間沒(méi)有嚴(yán)格的界線，因此，位于分界線旁邊的元素既能表現(xiàn)出肯定的金屬性，又能表現(xiàn)出肯定的非金屬性。2．元素周期律和元素周期表的意義(1)利用元素周期律與周期表指導(dǎo)人類(lèi)發(fā)覺(jué)新元素，并依據(jù)元素周期表推斷新元素的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。(2)在生產(chǎn)中的應(yīng)用①在元素周期表中金屬元素與非金屬元素分界處找尋半導(dǎo)體材料；②在過(guò)渡元素中找尋催化劑和耐高溫、耐腐蝕的合金材料，如中學(xué)常用的催化劑鎳、鐵、釩、錳等。③在元素周期表右上方的非金屬元素中選擇低毒高效農(nóng)藥所含有的元素，如氯、硫、磷等。(3)在哲學(xué)方面，元素周期律揭示了元素原子核電荷數(shù)遞增引起元素性質(zhì)發(fā)生周期性改變的事實(shí)，從自然科學(xué)上有力地論證了事物改變的量變引起質(zhì)變的規(guī)律性。3．硅的性質(zhì)常溫下，硅能與F2、HF和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：Si＋2F2=SiF4Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑其中Si與HF、Si與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2是Si的特性。學(xué)問(wèn)拓展粗硅在加熱條件下和Cl2反應(yīng)生成SiCl4：Si(粗)＋2Cl2eq\o(=,\s\up17(△))SiCl4↑，SiCl4的沸點(diǎn)較低，受熱簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)化為氣體，從而達(dá)到和固體物質(zhì)分別的目的，SiCl4和H2在高溫條件下可以發(fā)生反應(yīng)生成Si和HCl氣體：SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up17(高溫))Si＋4HCl；這說(shuō)明硅與HCl不反應(yīng)，工業(yè)上就是利用這種方式由粗硅制純硅的。1．如圖所示，元素周期表中的金屬和非金屬元素的分界線處用虛線表示。下列說(shuō)法正確的是()A．虛線左下方的元素均為非金屬元素B．緊靠虛線兩側(cè)的元素都是具有金屬性和非金屬性的金屬元素C．可在虛線旁邊找尋半導(dǎo)體材料(如Ge、Si等)D．可在虛線的右上方，找尋耐高溫材料答案C解析A項(xiàng)，虛線左下方的元素均為金屬元素，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，緊靠虛線兩側(cè)的元素不肯定都是金屬元素，如硅是非金屬元素，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，元素周期表中的金屬元素和非金屬元素分界線旁邊的元素往往都既具有金屬性，也具有非金屬性，可在虛線旁邊找尋半導(dǎo)體材料(如Ge、Si等)，正確；D項(xiàng)，在過(guò)渡元素中可找尋耐高溫材料，在非金屬元素中找尋制農(nóng)藥的元素，錯(cuò)誤。2．硅谷是世界上最知名的電子工業(yè)集中地，以硅芯片的設(shè)計(jì)與制造著稱(chēng)于世。下列有關(guān)硅的說(shuō)法中正確的是()A．硅既不易失去電子又不易得到電子，所以既不能做氧化劑，又不能做還原劑B．硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素，硅在地殼中的含量居第一位C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在自然界中以游離態(tài)的形式存在D．在電子工業(yè)中，硅是最重要的半導(dǎo)體材料答案D解析在肯定條件下，硅可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；硅在地殼中的含量居其次位，B錯(cuò)誤；自然界中只有化合態(tài)的硅，C錯(cuò)誤。規(guī)律方法元素性質(zhì)與元素在周期表中位置的關(guān)系eq\a\vs4\al(位置,↓,性質(zhì),,)→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(同主族→\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(相像性：化學(xué)性質(zhì)相像,遞變性：從上到下，得電子實(shí)力漸漸,減弱，失電子實(shí)力漸漸增加)),同周期→遞變性：從左到右，失電子實(shí)力漸漸,減弱，得電子實(shí)力漸漸增加))二、SiO2的性質(zhì)從物質(zhì)的分類(lèi)看SiO2屬于哪一類(lèi)？可能具有什么性質(zhì)？提示：SiO2屬于酸性氧化物；它具有酸性氧化物的通性——能與堿、堿性氧化物等反應(yīng)。1．SiO2與CO2的比較2．反應(yīng)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高溫))Si＋2CO↑是氧化還原反應(yīng)，二氧化硅是氧化劑，碳是還原劑；該反應(yīng)的產(chǎn)物是CO，不是CO2。學(xué)問(wèn)拓展SiO2和H2SiO3的特性(1)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能干脆用它與水反應(yīng)來(lái)制取H2SiO3。(2)非金屬氧化物的熔、沸點(diǎn)一般較低，但SiO2的卻很高。(3)酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(4)H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高溫下Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up17(高溫))Na2SiO3＋CO2↑也能發(fā)生，緣由是CO2是低沸點(diǎn)、易揮發(fā)的氣體，SiO2是高沸點(diǎn)、難揮發(fā)的固體。(5)無(wú)機(jī)酸一般易溶于水，但H2SiO3卻難溶于水，且易分解：H2SiO3eq\o(=,\s\up17(△))SiO2＋H2O。3．關(guān)于二氧化硅，下列敘述不正確的是()A．水晶的主要成分是二氧化硅B．二氧化硅和二氧化碳在物理性質(zhì)上有很大差別C．二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反應(yīng)生成酸D．二氧化硅是一種酸性氧化物，它不跟任何酸起反應(yīng)答案D解析水晶的主要成分為SiO2，A正確；CO2是由分子構(gòu)成的，而SiO2是Si和O按1∶2組成的空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，二者物理性質(zhì)差別很大，B正確；SiO2不溶于水也不與水反應(yīng)，C正確；SiO2是酸性氧化物，但SiO2能和氫氟酸反應(yīng)，D不正確。4．下列物質(zhì)：①水；②氫氟酸；③燒堿溶液；④濃硫酸；⑤氧化鈣；⑥濃硝酸；⑦碳酸鈉固體。其中，在肯定條件下能與SiO2反應(yīng)的是()A．只有②③⑤⑦ B．只有①③⑤⑥C．只有①④⑥ D．全部答案A解析SiO2不與水、濃硫酸、濃硝酸反