高一教案/第7章[上学期]
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第七章 硅和硅酸盐工业
第一节 碳族元素（第一课时）
教学目标：
知识目标：
1.了解碳族元素的性质及其递变规律；
2．了解运用元素周期律知识学习同族元素性质及其递变规律的方法，并运用这些知识学习碳族元素及其化合物的知识。
能力目标：培养学生的思考、判断能力。
教学重点：碳族元素性质递变规律。
教学过程：
[引入]有人提出：现代化学是以碳和硅为首的化学，你知道哪些与碳、硅及其化合物有关的知识？
出示：陶瓷、兵马俑样品；
多媒体展示：有关建筑物、厨房设备、集成电路、敏感材料、超导材料等照片。
[讲述]陶瓷是我中华民族一项最伟大的创造，具有悠久而辉煌的历史；秦兵马俑的制造展示了当时的制陶规模和高超的动手术与艺术水平；硅在现代电子、航天航空等方面起着十分重要的作用。在这一章里，我们将介绍一些与硅有关的知识。
请一位同学指出硅在元素周期表中的位置，第IVA族包括哪些元素？
[板书] 第一节 碳族元素
一、 碳族元素
请一位同学写出碳族元素的元素符号
[板书]1、元素 碳、 硅、 锗、 锡、 铅
请一同学指出它们原子结构的异同点
相同点：最外层电子数都是6
[板书]2、原子结构：
不同点：电子层数依次增加，原子半径依次增大
[设问]根据元素周期律的知识分析：碳族元素从碳到铅元素的性质是怎样递变的？
[板书]3、元素性质 C Si Ge Sn Pb
金属性增强，非金属性减弱
4、化合物的性质：
请同学到黑板上写出它们氢化物的化学式：
[板书] CH4 SiH4 GeH4 SnH4
稳定性减弱
碳常见氧化物有几种呢？主要化合价有几种？
[板书] H2CO3 H4SiO4 Ge（OH）4、Sn（OH）4、Pb（OH）4
酸性减弱 碱性增强（多为两性）
请同学们听一段录音，出示锡和铅的样品，展示表7-1。由学生归纳出它们的物理性质。
录音材料如下：
①我是碳族首领——碳。我是地球上化合物最多的元素，大气中有CO2、矿物界有各种碳酸盐、金刚石、石墨和煤，还有石油和天然气等碳氢化合物；动植物中的脂肪、蛋白质、淀粉和纤维素等也都是我的化合物，我有两个兄弟——同素异形体金刚石和石墨，它们的熔沸高，金刚石是无色固体，硬度很大、石墨是灰黑色固体、但硬度很小。
②作为碳族的第二位主人——硅，我是构成地球上矿物界的主要元素，在自然界中，我从不独自一人，总是和其他元素朋友在一起，我面色灰黑，有金属光泽，是硬而脆的固体，我和金刚石哥哥很象，熔沸点高、硬度大、由于我的导电性介于导体和绝缘体之间、是良好的半导体材料，可以用来制造集成电路、晶体管等，用途可广呢！
③我叫锗，是碳族的第三位主人，有银灰色的面膛，我是典型的金属元素，我的化合物被应用的还不多，重要的是晶态锗，那样的我有金刚石般的结构，是重要的半导体材料。
④我是碳族的第四位主人——锡，我是金属元素，脸色银白。我有三种同素导形体，最常见的是银白色硬度居中的白锡，它在低于286K时转变为粉末状的灰锡，高于434K时，转变为脆锡，我可以用于制合金。如青铜为我和铜的合金、我还可以制成日用器件、工具和武器及錫箔，金属镀层。
⑤我是碳族的最后一位主人——铅，我是一种重而软的金属，常温下为蓝色的固体，我的用处也很大。从金属到化合物我都有广泛用途。比如，我可以制铅电缆、化工方面的耐酸设备以及X射线，原子能工业用的防护材料等。
[板书]5.单质的物理性质
为什么金刚石的熔点比晶体硅的熔点要高？
讨论
[讲述]碳的单质除了金刚石、石墨外还有C60、C70等。
介绍课本中的选学内容。
反馈练习：
1.下列元素在自然界没有游离态存在的是 （ ）
A.碳 B.硫 C.硅 D.氮
2.下列气态氢化物中，稳定性最差的是 （ ）
A.CH4 B.SiH4 C.H2S D.PH4
3. 下列说法中，正确的是( )
A.碳是非金属元素，所以碳单质都是绝缘体 B.硅的导电性介于金属和绝缘体之间
C.锗的非金属性比金属性强 D.锗不存在气态氢化物
4. 在元素周期表中，下列有关碳族元素的递变规律正确的是( )
A．自上而下元素的金属性逐渐增强 B.自上而下元素的非金属性逐渐增强
C.自上而下元素单质颜色逐渐变浅 D.自上而下元素单质溶、沸点逐渐升高?
5. 最近科学家制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，化学式为C60.下列说法中，正确的是( )?
A.C60是一种新型的化合物 B.C60和石墨都是碳的同素异形体?
C.C60中含有离子键 D.C60的式量为720?
作业：P151 一
第二节 硅和二氧化硅
学习目标 1、了解硅和二氧化硅的结构、掌握硅、二氧化硅和硅酸
盐的重要性质
2、根据二氧化硅的结构说明二氧化硅和二氧化碳的区别
3、掌握硅、原硅酸与硅酸的制法，了解硅、二氧化硅的
用途
重点难点 硅、二氧化硅和硅酸盐的重要性质
板书 一、硅 1、结构 与金刚石比较：都是正四现体的空间
网状结构的原子晶体，（比较键长键能和熔沸点）
2、物理性质 有灰色金属光泽的硬而脆的固体，熔沸点
高硬度大，半导体
3、化学性质 与碳的化学性质相似，常温下化学性质
不活泼（但能与F2、HF及强碱反应——碳不能）在加
热时化学性质大加强
A、与非金属反应 Si+O2==SiO2+Q Si+H2==SiH4
B 、与碱反应 Si+2NaOH+H2O==NaSiO3+2H2
Si+2NaOH+2Ca(OH)2==NaSiO3+CaO+2H2
4、存在 只有化合态——氧化物和硅酸盐，在地壳中占第二位
5、工业制法 SiO2+C==Si+CO
补充 制纯硅的方法 Si+2Cl2==SiCl4 将SiCl4蒸馏提纯
SiCl4+2H2== Si+HCl
6、用途 半导体材料（光学仪器、分子筛、水泥、玻
璃、硅酸盐等）硅钢——变压器
二、二氧化硅
1、结构 SiO2不表示分子，表示硅和氧按1：2组成的原子晶体（每个硅原子周围有4个氧原子每个氧原子周围有2个硅原子） 画出平面图和立体图分析
SiO2
Si
金刚石
键长
1.62
2.35
1,55
键能
369
177.8
2、物理性质 跟CO2对比，熔沸点高、硬度大
3、化学性质 键能大，性质稳定，是不溶性的酸性氧化物
A、与碱性氧化物反应SiO2+CaO==CaSiO3
B、 与碱反应 SiO2+2NaOH==NaSiO3+H2O（复习NaOH的保存） 粘合剂
C、与酸反应（特殊）SiO2+4HF==SiF4+2H2O（玻璃刻花）
D、与盐反应制玻璃
4、存在和用途 A、在自然界有多种存在形式：石英（主要成份是SiO2，无色透明的纯石英叫水晶，是一种宝石）无定形硅石——硅藻土。B、用途主要有：石英玻璃、光学仪器、光导纤维、耐火材料
作业
补充 硅酸
复习提问 硅和二氧化硅的化学性质
板书 1、硅酸（H2SiO3）
补充实验 在稀盐酸中加入硅酸钠溶液制硅酸（亦可这祥：在硅酸钠溶液中加入酚酞再加入盐酸至红色褪去——溶液的浓度不能太小）
结论 NaSiO3+2HCl==H2SiO3+2NaCl
讨论 为什么久置的NaSiO3溶液在空气中要变浑浊
NaSiO3+H2O+CO2== Na2CO3+ H2SiO3
弱酸的性质 H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+H2O
硅酸盐工业简介
引入 同学们知道航天飞船的喷咀是用什么做的吗？宽带网的光纤是用什么做的吗？燃气热水器的打火是怎么一加事吗？（不用电池的）还有你们知道水泥是怎么生产的吗？
板书 一、水泥
1、原料 石灰石、粘土 2、设备 回转窖（1000——1500
度高温，物理化学变化）
1、原理和生产过程
生料 回 转 窖 熟料 石 膏 普通水泥
2、主要成份 硅酸三钙 3CaO.SiO2 硅酸二钙 2CaO.SiO2 铝酸三钙 3CaO.Al2O3
3、用途和我国水泥生产情况介绍
二、玻璃
1、原料 纯碱、石灰石、石英
2、设备 玻璃熔炉 3、化学反应
Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2
讲述 以上反应都是弱酸制较强的酸（用平衡移动的原理解释）
4、玻璃的组成 Na2SiO3 CaSiO3和SiO2 的混熔体——
属混合物，没有固定的溶沸点，可写成Na2O.CaO.6SiO2
5、种类和用途 有钾、钠、铅等玻璃 P153表7-2
介绍 有色玻璃：加三氧化二钴为蓝色，加氧化亚铜为红色，亚
铁离子为绿色，淬火处理为钢化玻璃， 光导纤维
三、陶瓷
答疑 航天飞机的喷咀（陶瓷耐高温）和燃气热水器的打火（压电陶瓷，石英钟）
阅读资料 彩釉、搪瓷
作业 P156 一、做在书上，二题做在作业本上
第三节 新型无机非金属材料
●教学目标
1.使学生对新型无机非金属材料有大致印象。
2.使学生认识到化学在现代社会、现代科技中的重要作用。
3.通过对新型无机非金属材料的介绍，培养学生崇尚科学、热爱科学的情感。
4.通过本节课的学习，使学生意识到人类智慧力量的伟大。
5.通过介绍我国在新型无机非金属材料方面的成就，培养学生的爱国主义情感。
●教学重点
新型无机非金属材料的特点、用途和发展。
●教学难点
激发学生学习的积极性。
培养学生热爱科学的情感。
●课时安排
1课时
●教学用具
投影仪、图片、高压钠灯、光导纤维玩具
●教学过程
［引言］请同学们看以下一些住宅图，并注意它们各自的构成材料。
［图片展示］图片1：原始人居住的洞穴
图片2：用茅草搭起来的房屋
图片3：用树枝、泥巴盖起来的房子
图片4：用石头砌起来的石屋，用木棍、木板搭起来的房子
图片5：用砖、水泥等盖的住宅
图片6：高楼大厦
图片7：现代居室(包括电视机、音响、电脑等)
［问］大家看了这些图片以后，想到了什么
［生］甲：人类社会是越来越进步的。
乙：所用材料越来越高级。
丙：人类智慧的力量是无穷的。
丁：人类可以在自然条件材料的基础上进行再加工。
戊：人类加工自然资料的技术越来越高，以致于根本看不出它们的本来面目。
……
［师］大家回答得很好。以上图片说明这样一个事实，即在人类社会发展的过程中，大自然馈赠与人类的材料(如泥土、木材、石头等)，已远远不能满足人类社会发展的需求。为了人类自身发展的需要，人们总是在大自然的馈赠之外，用自己的聪明才智和勤劳的双手，不断地研制、创造着各种各样的新材料，以满足人类物质文明和科学技术不断发展的需要。
人类使用和制造材料有着悠久的历史，从制造出第一种材料——陶开始，发展到今天，材料的品种越来越多，琳琅满目的各种材料组成了一个庞大的材料家族。
在材料家族中，有一类非常重要的材料叫无机非金属材料。本节课，我们就来认识几种新型无机非金属材料。
［板书］第三节 新型无机非金属材料
［问］为什么要叫新型无机非金属材料呢 请大家看课本P156第二自然段回答。
［生］为了与传统无机非金属材料相区别。
［问］传统无机非金属材料的成分是什么 它有什么特点 请大家阅读课本本节第三自然段回答。
［生］传统无机非金属材料具有抗腐蚀、耐高温的优点，但也有质脆、经不起热冲击的弱点。
［师］传统无机非金属材料与现在所用的许多金属材料相比，有许多独特的优势，这使得很多行业的科学家都对它情有独钟，然而，它的弱点的存在，又使它的应用范围受到了一定的限制。为此，科学家们进行深入的研究和探索，并进行了反复的实验，随之而来的便是多种多样具有特殊性能的新型无机非金属材料的问世，那么，新型无机非金属与传统的无机非金属材料相比有哪些特性呢
请大家阅读课本P157相关内容，总结回答。
［学生阅读］
［板书］新型无机非金属材料的特性。
［学生阅读后总结］
［教师板书］1.能承受高温，强度高
2.具有电学特性
3.具有光学特性
4.具有生物功能
［过渡］随着人类社会和科学技术的发展，新型无机非金属材料的应用将越来越广泛，品种也越来越丰富。下面，我们简单介绍其中的两种—— 高温结构陶瓷和光导纤维。
［板书］一、高温结构陶瓷
［师］结构材料，是指利用其强度、硬度、韧性等机械性能制成的各种材料。以往用的最多的结构材料是金属。但现在，它却逐渐让位于高温结构陶瓷，为什么会这样呢 请大家阅读课本P157有关内容回答。
［生］因为高温结构陶瓷具有能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，作为高温结构材料非常合适，而金属材料易受腐蚀，在高温时不耐氧化，不适合在高温时使用。
［师］很好，下面我们就以实例来进行说明。
［板书］1.透明陶瓷
［师］看了这个标题，大家也许会觉得奇怪，因为我们平常见的都是不透明的陶瓷呀!如缸、碗、碟等。这透明的陶瓷，真的有吗
［展示高压钠灯］看。这是高压钠灯，其灯管就是由透明的氧化铝陶瓷做的。
［板书］氧化铝陶瓷
高压钠灯是发光效率很高的一种电光源，光色金白，在它的灯光下看物清晰，不刺眼。平均寿命长达1万小时～2万小时，比高压汞灯寿命长2倍，高过白炽灯的寿命10倍，是目前寿命最长的灯。
早在30年代初，人们就已经知道利用钠蒸气放电可获得一种高效率的光源，但一直到1960年，高压钠灯才呱呱坠地，后经不断发展改进，才得以实际应用。
［问］为什么从知道钠蒸气放电到高压钠灯的使用经过了二十几个年头呢
请大家看下面资料，结合课文，分析思考并回答。
［投影展示］1.钠蒸气放电会产生超过1000℃的高温
2.钠蒸气有强烈的腐蚀作用
［生］甲：普通玻璃灯管承受不了钠蒸气放电产生的高温，此时普通玻璃要软化。
乙：钠属于碱金属元素，性质很活泼，腐蚀性强，因此很难找到合适的灯管材料。
丙：氧化铝材料陶瓷能承受高温，又耐腐蚀，那么，是不是氧化铝陶瓷发明得晚，或者说科学家们正是为了解决这个问题才开始研究氧化铝陶瓷的呢
……
［师］大家的推理很合逻辑，而且确实是以上原因，透明氧化铝陶瓷的熔点高达2050℃，能在1600℃的环境里不受钠蒸气腐蚀，它是1957年诞生的，它可以通过95%的光线。
［师］氧化铝陶瓷除了用作高压钠灯的灯管外，还有许多其他用途，请大家阅读有关内容，并填写下表。
［投影展示］氧化铝陶瓷
特 点
用 途
熔点高
坩埚、高温炉管
硬度大
刚玉球磨机
透明、耐高温
高压钠灯灯管
［以上问题可由学生口答］
［师］透明氧化铝陶瓷所用原料及工艺要比其他氧化铝陶瓷高，有关氧化铝更多的知识，大家课后可参考课本资料内容。
［过渡］假如一辆普通的汽车在沙漠里行驶，在汽车零件不坏的情况下，最怕遇到的问题是什么
［生］是缺水
［问］汽车行驶时，为什么经常要加水
［生］是为了散热，因为汽车的发动机多是由金属制作，它们在高温时容易损坏，必须用水来冷却。
［师］很正确。这样当汽车行驶在沙漠里时，若无足够的水，就很容易使发动机损坏而抛锚，那么，有没有更好的办法来解决这个问题呢 此时，陶瓷发动机可以帮我们解决后顾之忧。
［板书］2.陶瓷发动机
［师］可用于制造发动机的陶瓷有氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷。我们主要介绍一下氮化硅陶瓷。
［板书］氮化硅陶瓷
［师］既然陶瓷发动机能克服传统发动机的缺点，请大家预测氮化硅的性质。
［生］应该是耐高温、抗氧化、耐腐蚀。
［师］预言是否正确呢 请大家阅读课本P158验证并总结氮化硅陶瓷的特点和用途。
［生］氮化硅陶瓷硬度大，本身具有润滑性，耐磨损，抗腐蚀，抗氧化，能抵抗冷热冲击，可用来制造轴承、汽轮机叶片、永久性模具、机械密封环等机械构件，还可以用来制柴油机。
［师］总结得很好。那么用氮化硅陶瓷制作的发动机，与传统发动机相比，有什么优越性呢 请大家看以下资料：
［投影展示］陶瓷发动机的优点
1.陶瓷的耐热性好，可以提高发动机的工作温度，从而使发动机效率大大提高，可比目前作为其制造材料的镍基耐热合金的发动机效率提高30%左右。
2.工作温度高，可使燃料充分燃烧，排出废气中的污染成分大大减少。这不仅降低了能源消耗，而且减少了环境污染。
3.陶瓷的热传导性比金属低，这使发动机的热量不易散发，可节省能源。
4.陶瓷具有较高的高温强度和热稳定性，这可延长发动机的使用寿命。
［师］用陶瓷制造燃气轮机，不但有利于提高工作温度、降低燃料的消耗，而且陶瓷原料供应丰富，不存在资源紧缺问题。用陶瓷代替镍基、钴基等耐热合金，成本可降低到原来的1／30。我国在“七五”期间(1986～1990年)，有数十个单位在国家科委的组织下，协同攻关，研制成一系列陶瓷发动机的关键零部件，并装配成发动机。不仅顺利通过了台架试验，而且在大型公共汽车上完成了上海与北京间的往返装车路试，使我国成为世界上少数几个有能力进行陶瓷发动机装车路试的国家之一。这种由陶瓷部件装配的发动机，燃油效率高，无需水冷却系统，特别适用于沙漠地区等恶劣环境。该机已进入西北沙漠地区进行性能考核。我国科学家还将研制工作温度更高的陶瓷燃气轮机，他们正在为攻克陶瓷发动机难关而不懈地努力着。
另外，氧化铝陶瓷和氮化硅陶瓷因为硬度高(其硬度仅仅次于金刚石)而可作刀具适合于切削难加工的金属材料，且耐热性和化学稳定性均大大高于金刚石。
新型结构陶瓷除上述所介绍的之外，还有很多品种，如碳化硼陶瓷、氧化锆陶瓷、钠米陶瓷等等，它们广泛应用在工农业生产、原子能工业、宇航事业等方面。
［过渡］下面，我们来介绍另一类新型无机非金属材料 ———光导纤维
［板书］光导纤维
［师］光导纤维，简称“光纤”，就是一种能利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的玻璃细丝。如果将许多根经过技术处理的光纤绕在一起，就得到我们常说的光缆。
［演示］光导纤维玩具传递光的现象。
［师］光导纤维是用石英玻璃制造的，制作时需要较高的技术，它传导光的能力非常强。如1000米长的单模光纤，重量只有27克，传送波长为1.55微米的激光时，每传播1000米，光能的损耗不到0.2分贝。若利用光缆通讯，能同时传输大量信息。
［板书］1.光导纤维在通讯技术中的应用那么，光纤通信较之普通电缆通信有哪些优点呢 请大家阅读课本P158有关内容，进行回答。
［生］光纤通信的优点有：
1.信息容量大，一条光缆通路可同时容纳10亿人通话，也可同时传送多套电视节目。
2.光纤的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听。
3.光缆质量小而且细，不怕腐蚀，铺设方便。
［师］除上述优点外，光纤通信还有损耗低，适合远距离信息传输等优势。
其实，目前的光纤通信还不是真正的光通信，那么，什么是真正的光通信呢 请大家看下列资料。
［投影展示］真正的光通信时代。
目前的光纤通信，是把声音或图象通过电话机或电视摄像机变成电信号，再通过光调制机对激光光源进行调制，把电信号变成光信号，由光导纤维传送到接收端，接收端的激光接收机通过光电转换器，把光信号还原成电信号，进入电话机或电视机，重现发送的声音或图象。未来的光纤通信，可以不用电信号，而是将声音或图象直接转换成光信号用光纤进行传输，电只是作为能源加以使用。到那时电话、电报、电视等电通信方式将变成“光话”“光报”“光视”等光通信方式，人类将进入一个无限美好的真正的光通信时代。
［过渡］光导纤维不但是通信技术中的重要材料，还是医生的得力助手。
［板书］2.光导纤维在医学上的应用
［师］目前在医学领域，普遍使用着一种连接着许多光纤的胃镜，光纤胃镜的光源是在体外由光纤传进去的，它不产生热辐射，能减轻病人的痛苦。在光导纤维的一头装着精致小巧的微型镜头，可将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。
光导纤维在医学上的另一个重要应用是通过微细的光纤将高强度的激光输入人体的病变部位，用激光来切除病变部位。这种“手术”不用切开皮肤和切割肌肉组织，而且切割部位准确，手术效果好。
除此以外，光导纤维还可用于信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等许多方面。
［小结］以上我们所讲述的，只不过是新型无机非金属材料中的点滴，在此领域中，还有许许多多的已知和未知等待我们去了解和发掘。目前，科学家们对材料的研究已由宏观进入微观。人类智慧的力量是伟大的，希望你们现在能好好学习，并在将来能有机会在材料研究的天空里大显身手，为人类最终摆脱对天然材料的依赖而作出贡献!
［布置作业］结合上节课的内容，写一篇有类“化学与社会”的小论文。
●板书设计
第三节 新型无机非金属材料
新型无机非金属材料的特性
1.能承受高温，强度高
2.具有电学特性
3.具有光学特性
4.具有生物功能
一、高温结构陶瓷
1.透明陶瓷
氧化铝陶瓷
2.陶瓷发动机
氮化硅陶瓷
二、光导纤维
1.光导纤维在通讯技术中的应用
2.光导纤维在医学上的应用
教学说明
本节课是介绍新型无机非金属材料的，由于其是现代科学技术，虽然发展迅速，但学生对这方面的知识却了解不多。因此，要使学生真正感受到高科技产品就在身边，并真正地体会到科学技术的力量，就需要老师多介绍有关知识，并尽量让学生参与，以提高学生思维的积极性，也希望能让学生明白这样一个道理：即知识的力量是无穷的，从而激发他们崇尚科学、热爱科学的情感，并最终投身到科学技术的伟大事业中去。
本节课所介绍的新型无机非金属材料的内容，教师可根据课堂时间及学生的具体情况进行取舍。另外，备课资料中也主要介绍了有关材料这方面内容的，可供教师在授课时进行选择。
复习课
典例剖析
［例1］最近科学家研究得到一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，分子式为C60，下列说法正确的是
A.C60是一种新型的化合物 B.C60和石墨都是碳的同素异形体
C.C60中含离子键 D.C60的相对分子质量为720
解析：这是一道简单的信息给予题，这类题特点是由题干提供新信息，据题中提供的新信息—C60可知，该物质是由60个C原子组成的单质，原子间只能以共用电子对形成共价键；不含离子键。由于金刚石、石墨和C60均是碳元素组成的不同的单质，故它们都是碳的同素异形体。则C60的相对分子质量=12×60＝720，即B、D为正确答案。
答案：BD
点评：解答该题型方法：
(1)认真阅读题干，沟通新旧知识，题中总会给予一定的信息提示或启发。解题时，只要抓住了这一点，就能找出规律，解决问题。
(2)积极联想类比，实现知识迁移，在读懂了题给信息的基础上，要将新知识与以前所学过的有关内容联系起来。对比异同，找出规律，实现知识的迁移，这样后面的判断就不难了。
所以应注意培养自己的信息处理能力。
(3)克服思维定势，找出规律求解。解这类题不能停留在过去的老框框中，要敢于冲破习惯性思维，摆脱束缚，才能得出正确答案。
顺推
找出
和旧知识联系
接收信息
所以信息给予题的一般解法是：
逆推
阅读 搭桥 应用 条件 结论
［例2］实验室里保存下列试剂，其保存的方法和理由，描述都正确的是
编号
试剂
保存方法
理 由
A
固体氢氧化钠
存放在带橡皮塞的广口瓶中
防止与空气接触被氧化和与水蒸气、二氧化碳接触而变质
B
碳酸钠晶体
存放在干燥密封的广口瓶中
防止风化而碎裂成粉末
C
液溴
存放在带橡皮塞的细口瓶中，并用水封
防止挥发
D
过氧化钠粉末
存放在带玻璃塞的试剂瓶中
防止吸收水分而变质
解析：选项A，贮存固体氢氧化钠的试剂瓶，不能用玻璃塞，因为玻璃中含有的SiO2会缓慢地发生SiO2＋2NaOH====Na2SiO3＋H2O反应，生成的Na2SiO3使瓶颈与玻璃塞粘连在一起，无法打开，所以题意所述的保存方法无误。但所述的理由有误，因为氢氧化钠不会被空气中的氧气氧化。
选项B，碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)应保存在干燥密封的广口瓶中，如若敞口，碳酸钠晶体要发生风化，失去结晶水而变成粉末。所以选项B的保存方法及理由均无误。
选项C，由于橡胶中含有碳碳双键，能与液溴挥发出的溴蒸气缓慢地发生加成反应，所以保存时不能用橡皮塞。水封的操作是正确的，目的是防止液溴挥发，本选项的保存方法有误。
选项D，保存Na2O2粉末时，要注意防止接触水分(2Na2O2＋2H2O====4NaOH＋O2↑)和二氧化碳(2Na2O2＋2CO2====2Na2CO3＋O2↑)而变质。另外应保存在带橡皮塞的广口瓶中。
答案：B
点评：化学试剂的保存是化学实验中的重要部分，对常见易变质、危险试剂的保存方法及理由必须掌握。
［例3］生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2，要检验是否存在这两种杂质，最好选用
A.水 B.盐酸 C.硫酸 D.烧碱溶液
解析：检验CaCO3常用盐酸而不用硫酸，而SiO2又不溶于盐酸。故把生石灰(含CaCO3、SiO2)投入足量盐酸中若发现有气泡生成且有不溶物存在，即可检验。
答案：B
点评：鉴别题的解题要领为
(1)如果有几种未知的溶液，从它们表现现象中(色、味、硬度、挥发性、水溶液等)能判定出其中的一种或几种，则可考虑能否用这种物质再去鉴别其他的几种物质。
(2)如果未知物均无明显外观特征，可考虑能否用加热法区别开来(许多物质在加热时会出现不同的现象，如硝酸盐、铵盐等)。
(3)若以上两种方法都不奏效时，可考虑两两混和法，先列出表格，然后把待测溶液编号，两两混和，记录出反应现象，对照表格确定出每一种物质。
(4)有些题要综合几种方法一起考虑，值得注意的是，利用焰色反应来鉴别物质也符合此类题的要求。
(5)如果被测溶液的酸碱性不同，可考虑选合适的酸碱指示剂进行鉴别。
［例4］有一无色气体可能含有CO2、CO、H2O(g)、H2中的一种或几种，依次进行如下处理(假定每次处理均反应完全)：
(1)通过碱石灰时，气体体积变小；
(2)通过赤热的氧化铜时，固体变为红色；
(3)通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色；
(4)通过澄清石灰水时，溶液变浑浊。
由此可以确定原无色气体中：一定含有 ，可能含有 。
解析：(1)碱石灰是氢氧化钠和生石灰的混合物。从该无色气体通过碱石灰时，气体体积变小，说明该气体可能会有H2O、CO2，因H2O、CO2都能被碱石灰吸收：
CaO＋H2O====Ca(OH)2，
2NaOH＋CO2====Na2CO3＋H2O。
△
△
(2)从该气体通过赤热的氧化铜时、固体变为红色，说明该气体可能含有CO、H2，因CO、H2都能与CuO反应，生成红色的Cu以及CO2或H2O：CO＋CuO======Cu＋CO2，H2＋CuO=====Cu＋H2O。
(3)从该气体通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色，说明该气体中一定含有H2O：
CuSO4＋5H2O====CuSO4·5H2O
(白色) (蓝色)
但这H2O不应是原无色气体中所含有的，因如果原气体中含有H2O的话，早在第一步处理时已被全部吸收了，这只能是H2与CuO反应后生成的H2O。由此可肯定无色气体中一定含有H2。
(4)从该气体通过澄清石灰水时，溶液变浑浊，说明该气体中一定含有CO2：
CO2＋Ca(OH)2====CaCO3↓＋H2O
但这CO2同样不应是原无色气体中所含有的CO2，因如果原气体中含有CO2的话，早在第一步处理时已被全部吸收了，这只能是CO与CuO反应后生成的CO2。由此可肯定原无色气体中一定含有CO。
答案：H2、CO2 H2O、CO2
点评：解答这道题的关键，是一定要注意题意中“依次进行如下处理(假定每次处理均反应完全)”这句话。如果不注意处理顺序，单从(3)、(4)两步骤中能使白色硫酸铜粉末变蓝和使澄清石灰水变浑浊的事实出发，就会得出该气体中一定含有H2O和CO2的错误结论。
［例5］图(Ⅰ)中瓶a放入20 mL 6 mol·L－1盐酸，b是未充气的气球，里边放有4 g碳酸钙粉末，将它紧套在瓶a口上，胶管c套在瓶的侧口，并用弹簧夹d夹紧(瓶口与侧口不漏气)。将图(Ⅰ)的装置在托盘天平上称量，质量为Ｗ1 g。
根据实验现象填写下列空白：
(1)把气球b中的碳酸钙粉末小心倒入瓶中，立即产生许多气泡，气球逐渐胀大(图Ⅱ)，反应结束后，再将其称量，质量为Ｗ2 ｇ，则Ｗ1与Ｗ2的关系是 。
图7—1
(2)取25 mL 6 mol·L－1 NaOH溶液，先用滴管取少量NaOH溶液，滴管插入胶管c口(为便于操作，可以适当倾斜瓶a，注意防止漏气)，打开d，将溶液挤入瓶中，立即夹紧d，可看到瓶内产生少量白色沉淀，轻轻摇动瓶a,沉淀随即消失。用同样的方法再加入少量NaOH溶液，又产生白色沉淀，轻摇，沉淀又消失，使沉淀消失的反应的化学方程式是
(3)将全部NaOH溶液很快加入瓶中，夹紧d，瓶内产生大量白色沉淀，不再溶解，此时瓶内温度 (填“不变”“降低”或“升高”)
(4)继续轻摇瓶a，气球逐渐缩小，直至恢复反应前的下垂状，写出此时发生反应的化学方程式 。
解析：该题文字量大，涉及化学反应多，内涵丰富，思考容量大，要求在较短时间里，通过阅读题干，准确理解题意，迅速捕捉有用的关键信息，通过加工处理，找出解答问题的正确途径。
(1)由题意可知：整个装置气密性完好，当 CaCO3与HCl反应时，产生的气体虽然使气球膨胀，但并没有气体逸出，根据质量守恒定律，反应前质量Ｗ1与反应后的质量Ｗ2应该相等。
(2)解题时，必须先弄清题中反应的实质，然后再解答。在第一步中，CaCO3与HCl反应，两者的量是已知的，生成多少CO2气体 要考虑其量的多少：HCl为0.02 L× 6 mol·L－1＝0.12 mol，CaCO3为 = 0.04 mol。
由CaCO3＋2HCl====CaCl2＋CO2↑＋H2O反应可知：盐酸过量 0.04 mol，生成CaCl2和CO2均为 0.04 mol。当加入0.025 L×6 mol·L－1＝0.15 mol NaOH后，先中和剩余的盐酸，过量的0.11 mol NaOH与CaCl2发生反应：CaCl2＋2NaOH====Ca(OH)2↓＋2NaCl，生成0.04 mol微溶于水的 Ca(OH)2 ，还剩余0.03 mol NaOH。在第三步反应中是0.04 mol CO2跟Ca(OH)2和NaOH混合物的反应，碱过量，故生成碳酸盐而不是酸式碳酸盐。
(3)明白了上述反应原理后，该题中的(2)、(3)、(4)问就不难解决了。第(2)问：当从侧口加入少量NaOH时，出现少量白色沉淀，这是因为局部NaOH过量，CaCl2＋2NaOH==== Ca(OH)2↓＋2NaCl，轻摇瓶a时，白色沉淀消失，是溶液中剩余的盐酸将Ca(OH)2溶解了： Ca(OH)2＋2HCl====CaCl2＋H2O；第(3)问：由于酸碱中和反应是放热的，故瓶内温度升高；第(4)问：由上述解析(2)可知，摇瓶a时，在碱性条件下CO2被吸收，气球逐渐变小，直至恢复反应前的下垂状，方程式为：2NaOH＋CO2====Na2CO3＋H2O， Ca(OH)2＋CO2==== CaCO3↓＋H2O。
答案：(1)Ｗ1＝Ｗ2 (2)Ca(OH)2＋2HCl====CaCl2＋2H2O (3)升高 (4)2NaOH＋CO2====Na2CO3＋H2O；Ca(OH)2＋CO2====CaCO3↓＋H2O
点评：本题给我们的启示是，要注意对实验现象的观察，更要注意对观察到的实验现象的深入思考，以提高灵活运用化学理论知识解决实际问题的能力。
热点透视
一、碳族元素性质的相似性和递变性
相似性
递变规律
①最外层有4个电子，难得失，形成共价键
①
C Si Ge Sn Pb
单质熔沸点降低
②
②在气态氢化物中显－4价，化学式为RH4
CH4 SiH4 ＧeH4 SnH4 PbH4
气态氢化物热稳定性降低
③
③在最高价氧化物中显+4价，化学式为RO2
H2CO3 H2SiO3 H4ＧeO4
酸性减弱
④
④最高价氧化物对应的水化物化学式为H2RO3、H4RO4或 R(OH)4
Ｇe(OH)2 Sn(OH)2 Pb(OH)2
碱性增强
高温
二、硅及其化合物的特性
(1)Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO＋2C=====Si＋2CO↑
(2)非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si却放出H2：Si＋2NaOH＋H2O====Na2SiO3＋2H2↑。
(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用,但Si能与HF作用:Si＋4HF====SiF4↑＋2H2↑。
(4)非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。
(5)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。
(6)非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的却很高。
(7)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF====SiF4↑＋2H2O。
(8)无机酸一般易溶于水，H2SiO3却难溶于水。
高温
(9)因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O====H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2也能发生。
(10)Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同，硅酸钠水溶液(即水玻璃)称泡花碱，但它却是盐的溶液，并不是碱溶液。
三、对比
1.碳和硅对比
(1)结构：最外层都有4个电子，碳的原子半径小于硅的原子半径。
(2)物理性质：都具有较高的熔沸点，硬度都较高。金刚石的熔沸点、硬度都高于或强于晶体硅。金刚石是绝缘体、石墨是电的良导体，而Si是半导体。
(3)化学性质：常温时都很稳定，都能跟O2反应，Si能跟HF、NaOH溶液反应，而C不能。
2.CO2和SiO2对比
二氧化碳
二氧化硅
存在
空气
存在于岩石中，硅石、石英、水晶、硅藻土都含SiO2
物理性质
熔、沸点低，常温时是气体，微溶于水
坚硬难溶的固体，不溶于水
化
学
性
质
1.与水
CO2＋H2O H2CO3
不反应
2.与酸
不反应
除氢氟酸外不反应
3.与NaOH溶液
CO2＋2NaOH====Na2CO3＋H2O
高温
SiO2＋2NaOH====Na2SiO3＋H2O
4.与CaO
CO2＋CaO====CaCO3
SiO2＋CaO=====CaSiO3
用途
饮料、制碱
光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表、电子部件
3.CO和CO2对比
氧化物
一氧化碳
二氧化碳
物理性质
无色无味气体，剧毒(结合血红蛋白)，难溶于水
无色略带酸味气体，无毒，能溶于水(1∶1)，固态时俗称干冰
化学性质
①可燃性
②还原性(与Fe3O4、CuO、H2O的反应)
③不成盐氧化物
①不能燃烧，一般情况下不助燃
②氧化性(与C、Mg的反应)
③酸性氧化物(与碱及碱性氧化物的反应)
④与盐［Ca(ClO)2、Na2SiO3、NaAlO2、C6H5Ona］
实验室制法
浓H2SO4
△
HCOOH CO↑＋H2O
CaCO3＋2HCl====CaCl2＋CO2↑＋H2O
收集方法
排水法
向上排空气法
检验方法
点燃后在火焰上方罩上干燥的烧杯，无水雾出现，罩沾有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊
使澄清的石灰水变浑浊
工业制法
高温
水煤气：C＋H2O=====CO＋H2
高温
煅烧石灰石：CaCO3=====CaO＋CO2↑
主要用途
燃料，还原剂，化工原料
灭火剂，致冷剂，人工降雨，制纯碱，尿素，汽水，光合作用
相互转化
氧化剂(O2、CuO…)
CO CO2
还原剂(C…)
四、两点知识
1.实验室保存NaOH和Na2SiO3溶液的方法
因硅酸的酸性比碳酸还弱，所以空气中的CO2和H2O可以跟Na2SiO3发生如下反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O====Na2CO3＋H2SiO3↓，而使Na2SiO3变质，因此保存Na2SiO3要密闭。
同时，又由于Na2SiO3为矿物胶，有较强的粘性，所以不能用磨口的玻璃瓶和玻璃塞，以免瓶口粘结。
因2NaOH+SiO2====Na2SiO3＋H2O，CO2＋2NaOH====Na2CO3＋H2O，故保存NaOH溶液也要密封，且不使用玻璃塞。
2.硅酸盐的表示方法
硅酸盐由于组成比较复杂，常用氧化物形式来表示。
氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；
氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
注意事项：①氧化物之间以“·”隔开；②系数配置出现分数应化为整数。
例如：正长石KAlSi3O8不能写成 K2O· Al2O3·3SiO2应写成K2O·Al2O3·6SiO2。
第一节 碳族元素（第一课时）
教学目标：
知识目标：
1.了解碳族元素的性质及其递变规律；
2．了解运用元素周期律知识学习同族元素性质及其递变规律的方法，并运用这些知识学习碳族元素及其化合物的知识。
能力目标：培养学生的思考、判断能力。
教学重点：碳族元素性质递变规律。
教学过程：
[引入]有人提出：现代化学是以碳和硅为首的化学，你知道哪些与碳、硅及其化合物有关的知识？
出示：陶瓷、兵马俑样品；
多媒体展示：有关建筑物、厨房设备、集成电路、敏感材料、超导材料等照片。
[讲述]陶瓷是我中华民族一项最伟大的创造，具有悠久而辉煌的历史；秦兵马俑的制造展示了当时的制陶规模和高超的动手术与艺术水平；硅在现代电子、航天航空等方面起着十分重要的作用。在这一章里，我们将介绍一些与硅有关的知识。
请一位同学指出硅在元素周期表中的位置，第IVA族包括哪些元素？
[板书] 第一节 碳族元素
一、 碳族元素
请一位同学写出碳族元素的元素符号
[板书]1、元素 碳、 硅、 锗、 锡、 铅
请一同学指出它们原子结构的异同点
相同点：最外层电子数都是6
[板书]2、原子结构：
不同点：电子层数依次增加，原子半径依次增大
[设问]根据元素周期律的知识分析：碳族元素从碳到铅元素的性质是怎样递变的？
[板书]3、元素性质 C Si Ge Sn Pb
金属性增强，非金属性减弱
4、化合物的性质：
请同学到黑板上写出它们氢化物的化学式：
[板书] CH4 SiH4 GeH4 SnH4
稳定性减弱
碳常见氧化物有几种呢？主要化合价有几种？
[板书] H2CO3 H4SiO4 Ge（OH）4、Sn（OH）4、Pb（OH）4
酸性减弱 碱性增强（多为两性）
请同学们听一段录音，出示锡和铅的样品，展示表7-1。由学生归纳出它们的物理性质。
录音材料如下：
①我是碳族首领——碳。我是地球上化合物最多的元素，大气中有CO2、矿物界有各种碳酸盐、金刚石、石墨和煤，还有石油和天然气等碳氢化合物；动植物中的脂肪、蛋白质、淀粉和纤维素等也都是我的化合物，我有两个兄弟——同素异形体金刚石和石墨，它们的熔沸高，金刚石是无色固体，硬度很大、石墨是灰黑色固体、但硬度很小。
②作为碳族的第二位主人——硅，我是构成地球上矿物界的主要元素，在自然界中，我从不独自一人，总是和其他元素朋友在一起，我面色灰黑，有金属光泽，是硬而脆的固体，我和金刚石哥哥很象，熔沸点高、硬度大、由于我的导电性介于导体和绝缘体之间、是良好的半导体材料，可以用来制造集成电路、晶体管等，用途可广呢！
③我叫锗，是碳族的第三位主人，有银灰色的面膛，我是典型的金属元素，我的化合物被应用的还不多，重要的是晶态锗，那样的我有金刚石般的结构，是重要的半导体材料。
④我是碳族的第四位主人——锡，我是金属元素，脸色银白。我有三种同素导形体，最常见的是银白色硬度居中的白锡，它在低于286K时转变为粉末状的灰锡，高于434K时，转变为脆锡，我可以用于制合金。如青铜为我和铜的合金、我还可以制成日用器件、工具和武器及錫箔，金属镀层。
⑤我是碳族的最后一位主人——铅，我是一种重而软的金属，常温下为蓝色的固体，我的用处也很大。从金属到化合物我都有广泛用途。比如，我可以制铅电缆、化工方面的耐酸设备以及X射线，原子能工业用的防护材料等。
[板书]5.单质的物理性质
为什么金刚石的熔点比晶体硅的熔点要高？
讨论
[讲述]碳的单质除了金刚石、石墨外还有C60、C70等。
介绍课本中的选学内容。
反馈练习：
1.下列元素在自然界没有游离态存在的是 （ ）
A.碳 B.硫 C.硅 D.氮
2.下列气态氢化物中，稳定性最差的是 （ ）
A.CH4 B.SiH4 C.H2S D.PH4
3. 下列说法中，正确的是( )
A.碳是非金属元素，所以碳单质都是绝缘体 B.硅的导电性介于金属和绝缘体之间
C.锗的非金属性比金属性强 D.锗不存在气态氢化物
4. 在元素周期表中，下列有关碳族元素的递变规律正确的是( )
A．自上而下元素的金属性逐渐增强 B.自上而下元素的非金属性逐渐增强
C.自上而下元素单质颜色逐渐变浅 D.自上而下元素单质溶、沸点逐渐升高?
5. 最近科学家制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，化学式为C60.下列说法中，正确的是( )?
A.C60是一种新型的化合物 B.C60和石墨都是碳的同素异形体?
C.C60中含有离子键 D.C60的式量为720?
作业：P151 一
第二节 硅和二氧化硅
学习目标 1、了解硅和二氧化硅的结构、掌握硅、二氧化硅和硅酸
盐的重要性质
2、根据二氧化硅的结构说明二氧化硅和二氧化碳的区别
3、掌握硅、原硅酸与硅酸的制法，了解硅、二氧化硅的
用途
重点难点 硅、二氧化硅和硅酸盐的重要性质
板书 一、硅 1、结构 与金刚石比较：都是正四现体的空间
网状结构的原子晶体，（比较键长键能和熔沸点）
2、物理性质 有灰色金属光泽的硬而脆的固体，熔沸点
高硬度大，半导体
3、化学性质 与碳的化学性质相似，常温下化学性质
不活泼（但能与F2、HF及强碱反应——碳不能）在加
热时化学性质大加强
A、与非金属反应 Si+O2==SiO2+Q Si+H2==SiH4
B 、与碱反应 Si+2NaOH+H2O==NaSiO3+2H2
Si+2NaOH+2Ca(OH)2==NaSiO3+CaO+2H2
4、存在 只有化合态——氧化物和硅酸盐，在地壳中占第二位
5、工业制法 SiO2+C==Si+CO
补充 制纯硅的方法 Si+2Cl2==SiCl4 将SiCl4蒸馏提纯
SiCl4+2H2== Si+HCl
6、用途 半导体材料（光学仪器、分子筛、水泥、玻
璃、硅酸盐等）硅钢——变压器
二、二氧化硅
1、结构 SiO2不表示分子，表示硅和氧按1：2组成的原子晶体（每个硅原子周围有4个氧原子每个氧原子周围有2个硅原子） 画出平面图和立体图分析
SiO2
Si
金刚石
键长
1.62
2.35
1,55
键能
369
177.8
2、物理性质 跟CO2对比，熔沸点高、硬度大
3、化学性质 键能大，性质稳定，是不溶性的酸性氧化物
A、与碱性氧化物反应SiO2+CaO==CaSiO3
B、 与碱反应 SiO2+2NaOH==NaSiO3+H2O（复习NaOH的保存） 粘合剂
C、与酸反应（特殊）SiO2+4HF==SiF4+2H2O（玻璃刻花）
D、与盐反应制玻璃
4、存在和用途 A、在自然界有多种存在形式：石英（主要成份是SiO2，无色透明的纯石英叫水晶，是一种宝石）无定形硅石——硅藻土。B、用途主要有：石英玻璃、光学仪器、光导纤维、耐火材料
作业
补充 硅酸
复习提问 硅和二氧化硅的化学性质
板书 1、硅酸（H2SiO3）
补充实验 在稀盐酸中加入硅酸钠溶液制硅酸（亦可这祥：在硅酸钠溶液中加入酚酞再加入盐酸至红色褪去——溶液的浓度不能太小）
结论 NaSiO3+2HCl==H2SiO3+2NaCl
讨论 为什么久置的NaSiO3溶液在空气中要变浑浊
NaSiO3+H2O+CO2== Na2CO3+ H2SiO3
弱酸的性质 H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+H2O
硅酸盐工业简介
引入 同学们知道航天飞船的喷咀是用什么做的吗？宽带网的光纤是用什么做的吗？燃气热水器的打火是怎么一加事吗？（不用电池的）还有你们知道水泥是怎么生产的吗？
板书 一、水泥
1、原料 石灰石、粘土 2、设备 回转窖（1000——1500
度高温，物理化学变化）
1、原理和生产过程
生料 回 转 窖 熟料 石 膏 普通水泥
2、主要成份 硅酸三钙 3CaO.SiO2 硅酸二钙 2CaO.SiO2 铝酸三钙 3CaO.Al2O3
3、用途和我国水泥生产情况介绍
二、玻璃
1、原料 纯碱、石灰石、石英
2、设备 玻璃熔炉 3、化学反应
Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2
讲述 以上反应都是弱酸制较强的酸（用平衡移动的原理解释）
4、玻璃的组成 Na2SiO3 CaSiO3和SiO2 的混熔体——
属混合物，没有固定的溶沸点，可写成Na2O.CaO.6SiO2
5、种类和用途 有钾、钠、铅等玻璃 P153表7-2
介绍 有色玻璃：加三氧化二钴为蓝色，加氧化亚铜为红色，亚
铁离子为绿色，淬火处理为钢化玻璃， 光导纤维
三、陶瓷
答疑 航天飞机的喷咀（陶瓷耐高温）和燃气热水器的打火（压电陶瓷，石英钟）
阅读资料 彩釉、搪瓷
作业 P156 一、做在书上，二题做在作业本上
第三节 新型无机非金属材料
●教学目标
1.使学生对新型无机非金属材料有大致印象。
2.使学生认识到化学在现代社会、现代科技中的重要作用。
3.通过对新型无机非金属材料的介绍，培养学生崇尚科学、热爱科学的情感。
4.通过本节课的学习，使学生意识到人类智慧力量的伟大。
5.通过介绍我国在新型无机非金属材料方面的成就，培养学生的爱国主义情感。
●教学重点
新型无机非金属材料的特点、用途和发展。
●教学难点
激发学生学习的积极性。
培养学生热爱科学的情感。
●课时安排
1课时
●教学用具
投影仪、图片、高压钠灯、光导纤维玩具
●教学过程
［引言］请同学们看以下一些住宅图，并注意它们各自的构成材料。
［图片展示］图片1：原始人居住的洞穴
图片2：用茅草搭起来的房屋
图片3：用树枝、泥巴盖起来的房子
图片4：用石头砌起来的石屋，用木棍、木板搭起来的房子
图片5：用砖、水泥等盖的住宅
图片6：高楼大厦
图片7：现代居室(包括电视机、音响、电脑等)
［问］大家看了这些图片以后，想到了什么
［生］甲：人类社会是越来越进步的。
乙：所用材料越来越高级。
丙：人类智慧的力量是无穷的。
丁：人类可以在自然条件材料的基础上进行再加工。
戊：人类加工自然资料的技术越来越高，以致于根本看不出它们的本来面目。
……
［师］大家回答得很好。以上图片说明这样一个事实，即在人类社会发展的过程中，大自然馈赠与人类的材料(如泥土、木材、石头等)，已远远不能满足人类社会发展的需求。为了人类自身发展的需要，人们总是在大自然的馈赠之外，用自己的聪明才智和勤劳的双手，不断地研制、创造着各种各样的新材料，以满足人类物质文明和科学技术不断发展的需要。
人类使用和制造材料有着悠久的历史，从制造出第一种材料——陶开始，发展到今天，材料的品种越来越多，琳琅满目的各种材料组成了一个庞大的材料家族。
在材料家族中，有一类非常重要的材料叫无机非金属材料。本节课，我们就来认识几种新型无机非金属材料。
［板书］第三节 新型无机非金属材料
［问］为什么要叫新型无机非金属材料呢 请大家看课本P156第二自然段回答。
［生］为了与传统无机非金属材料相区别。
［问］传统无机非金属材料的成分是什么 它有什么特点 请大家阅读课本本节第三自然段回答。
［生］传统无机非金属材料具有抗腐蚀、耐高温的优点，但也有质脆、经不起热冲击的弱点。
［师］传统无机非金属材料与现在所用的许多金属材料相比，有许多独特的优势，这使得很多行业的科学家都对它情有独钟，然而，它的弱点的存在，又使它的应用范围受到了一定的限制。为此，科学家们进行深入的研究和探索，并进行了反复的实验，随之而来的便是多种多样具有特殊性能的新型无机非金属材料的问世，那么，新型无机非金属与传统的无机非金属材料相比有哪些特性呢
请大家阅读课本P157相关内容，总结回答。
［学生阅读］
［板书］新型无机非金属材料的特性。
［学生阅读后总结］
［教师板书］1.能承受高温，强度高
2.具有电学特性
3.具有光学特性
4.具有生物功能
［过渡］随着人类社会和科学技术的发展，新型无机非金属材料的应用将越来越广泛，品种也越来越丰富。下面，我们简单介绍其中的两种—— 高温结构陶瓷和光导纤维。
［板书］一、高温结构陶瓷
［师］结构材料，是指利用其强度、硬度、韧性等机械性能制成的各种材料。以往用的最多的结构材料是金属。但现在，它却逐渐让位于高温结构陶瓷，为什么会这样呢 请大家阅读课本P157有关内容回答。
［生］因为高温结构陶瓷具有能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，作为高温结构材料非常合适，而金属材料易受腐蚀，在高温时不耐氧化，不适合在高温时使用。
［师］很好，下面我们就以实例来进行说明。
［板书］1.透明陶瓷
［师］看了这个标题，大家也许会觉得奇怪，因为我们平常见的都是不透明的陶瓷呀!如缸、碗、碟等。这透明的陶瓷，真的有吗
［展示高压钠灯］看。这是高压钠灯，其灯管就是由透明的氧化铝陶瓷做的。
［板书］氧化铝陶瓷
高压钠灯是发光效率很高的一种电光源，光色金白，在它的灯光下看物清晰，不刺眼。平均寿命长达1万小时～2万小时，比高压汞灯寿命长2倍，高过白炽灯的寿命10倍，是目前寿命最长的灯。
早在30年代初，人们就已经知道利用钠蒸气放电可获得一种高效率的光源，但一直到1960年，高压钠灯才呱呱坠地，后经不断发展改进，才得以实际应用。
［问］为什么从知道钠蒸气放电到高压钠灯的使用经过了二十几个年头呢
请大家看下面资料，结合课文，分析思考并回答。
［投影展示］1.钠蒸气放电会产生超过1000℃的高温
2.钠蒸气有强烈的腐蚀作用
［生］甲：普通玻璃灯管承受不了钠蒸气放电产生的高温，此时普通玻璃要软化。
乙：钠属于碱金属元素，性质很活泼，腐蚀性强，因此很难找到合适的灯管材料。
丙：氧化铝材料陶瓷能承受高温，又耐腐蚀，那么，是不是氧化铝陶瓷发明得晚，或者说科学家们正是为了解决这个问题才开始研究氧化铝陶瓷的呢
……
［师］大家的推理很合逻辑，而且确实是以上原因，透明氧化铝陶瓷的熔点高达2050℃，能在1600℃的环境里不受钠蒸气腐蚀，它是1957年诞生的，它可以通过95%的光线。
［师］氧化铝陶瓷除了用作高压钠灯的灯管外，还有许多其他用途，请大家阅读有关内容，并填写下表。
［投影展示］氧化铝陶瓷
特 点
用 途
熔点高
坩埚、高温炉管
硬度大
刚玉球磨机
透明、耐高温
高压钠灯灯管
［以上问题可由学生口答］
［师］透明氧化铝陶瓷所用原料及工艺要比其他氧化铝陶瓷高，有关氧化铝更多的知识，大家课后可参考课本资料内容。
［过渡］假如一辆普通的汽车在沙漠里行驶，在汽车零件不坏的情况下，最怕遇到的问题是什么
［生］是缺水
［问］汽车行驶时，为什么经常要加水
［生］是为了散热，因为汽车的发动机多是由金属制作，它们在高温时容易损坏，必须用水来冷却。
［师］很正确。这样当汽车行驶在沙漠里时，若无足够的水，就很容易使发动机损坏而抛锚，那么，有没有更好的办法来解决这个问题呢 此时，陶瓷发动机可以帮我们解决后顾之忧。
［板书］2.陶瓷发动机
［师］可用于制造发动机的陶瓷有氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷。我们主要介绍一下氮化硅陶瓷。
［板书］氮化硅陶瓷
［师］既然陶瓷发动机能克服传统发动机的缺点，请大家预测氮化硅的性质。
［生］应该是耐高温、抗氧化、耐腐蚀。
［师］预言是否正确呢 请大家阅读课本P158验证并总结氮化硅陶瓷的特点和用途。
［生］氮化硅陶瓷硬度大，本身具有润滑性，耐磨损，抗腐蚀，抗氧化，能抵抗冷热冲击，可用来制造轴承、汽轮机叶片、永久性模具、机械密封环等机械构件，还可以用来制柴油机。
［师］总结得很好。那么用氮化硅陶瓷制作的发动机，与传统发动机相比，有什么优越性呢 请大家看以下资料：
［投影展示］陶瓷发动机的优点
1.陶瓷的耐热性好，可以提高发动机的工作温度，从而使发动机效率大大提高，可比目前作为其制造材料的镍基耐热合金的发动机效率提高30%左右。
2.工作温度高，可使燃料充分燃烧，排出废气中的污染成分大大减少。这不仅降低了能源消耗，而且减少了环境污染。
3.陶瓷的热传导性比金属低，这使发动机的热量不易散发，可节省能源。
4.陶瓷具有较高的高温强度和热稳定性，这可延长发动机的使用寿命。
［师］用陶瓷制造燃气轮机，不但有利于提高工作温度、降低燃料的消耗，而且陶瓷原料供应丰富，不存在资源紧缺问题。用陶瓷代替镍基、钴基等耐热合金，成本可降低到原来的1／30。我国在“七五”期间(1986～1990年)，有数十个单位在国家科委的组织下，协同攻关，研制成一系列陶瓷发动机的关键零部件，并装配成发动机。不仅顺利通过了台架试验，而且在大型公共汽车上完成了上海与北京间的往返装车路试，使我国成为世界上少数几个有能力进行陶瓷发动机装车路试的国家之一。这种由陶瓷部件装配的发动机，燃油效率高，无需水冷却系统，特别适用于沙漠地区等恶劣环境。该机已进入西北沙漠地区进行性能考核。我国科学家还将研制工作温度更高的陶瓷燃气轮机，他们正在为攻克陶瓷发动机难关而不懈地努力着。
另外，氧化铝陶瓷和氮化硅陶瓷因为硬度高(其硬度仅仅次于金刚石)而可作刀具适合于切削难加工的金属材料，且耐热性和化学稳定性均大大高于金刚石。
新型结构陶瓷除上述所介绍的之外，还有很多品种，如碳化硼陶瓷、氧化锆陶瓷、钠米陶瓷等等，它们广泛应用在工农业生产、原子能工业、宇航事业等方面。
［过渡］下面，我们来介绍另一类新型无机非金属材料 ———光导纤维
［板书］光导纤维
［师］光导纤维，简称“光纤”，就是一种能利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的玻璃细丝。如果将许多根经过技术处理的光纤绕在一起，就得到我们常说的光缆。
［演示］光导纤维玩具传递光的现象。
［师］光导纤维是用石英玻璃制造的，制作时需要较高的技术，它传导光的能力非常强。如1000米长的单模光纤，重量只有27克，传送波长为1.55微米的激光时，每传播1000米，光能的损耗不到0.2分贝。若利用光缆通讯，能同时传输大量信息。
［板书］1.光导纤维在通讯技术中的应用那么，光纤通信较之普通电缆通信有哪些优点呢 请大家阅读课本P158有关内容，进行回答。
［生］光纤通信的优点有：
1.信息容量大，一条光缆通路可同时容纳10亿人通话，也可同时传送多套电视节目。
2.光纤的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听。
3.光缆质量小而且细，不怕腐蚀，铺设方便。
［师］除上述优点外，光纤通信还有损耗低，适合远距离信息传输等优势。
其实，目前的光纤通信还不是真正的光通信，那么，什么是真正的光通信呢 请大家看下列资料。
［投影展示］真正的光通信时代。
目前的光纤通信，是把声音或图象通过电话机或电视摄像机变成电信号，再通过光调制机对激光光源进行调制，把电信号变成光信号，由光导纤维传送到接收端，接收端的激光接收机通过光电转换器，把光信号还原成电信号，进入电话机或电视机，重现发送的声音或图象。未来的光纤通信，可以不用电信号，而是将声音或图象直接转换成光信号用光纤进行传输，电只是作为能源加以使用。到那时电话、电报、电视等电通信方式将变成“光话”“光报”“光视”等光通信方式，人类将进入一个无限美好的真正的光通信时代。
［过渡］光导纤维不但是通信技术中的重要材料，还是医生的得力助手。
［板书］2.光导纤维在医学上的应用
［师］目前在医学领域，普遍使用着一种连接着许多光纤的胃镜，光纤胃镜的光源是在体外由光纤传进去的，它不产生热辐射，能减轻病人的痛苦。在光导纤维的一头装着精致小巧的微型镜头，可将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。
光导纤维在医学上的另一个重要应用是通过微细的光纤将高强度的激光输入人体的病变部位，用激光来切除病变部位。这种“手术”不用切开皮肤和切割肌肉组织，而且切割部位准确，手术效果好。
除此以外，光导纤维还可用于信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等许多方面。
［小结］以上我们所讲述的，只不过是新型无机非金属材料中的点滴，在此领域中，还有许许多多的已知和未知等待我们去了解和发掘。目前，科学家们对材料的研究已由宏观进入微观。人类智慧的力量是伟大的，希望你们现在能好好学习，并在将来能有机会在材料研究的天空里大显身手，为人类最终摆脱对天然材料的依赖而作出贡献!
［布置作业］结合上节课的内容，写一篇有类“化学与社会”的小论文。
●板书设计
第三节 新型无机非金属材料
新型无机非金属材料的特性
1.能承受高温，强度高
2.具有电学特性
3.具有光学特性
4.具有生物功能
一、高温结构陶瓷
1.透明陶瓷
氧化铝陶瓷
2.陶瓷发动机
氮化硅陶瓷
二、光导纤维
1.光导纤维在通讯技术中的应用
2.光导纤维在医学上的应用
教学说明
本节课是介绍新型无机非金属材料的，由于其是现代科学技术，虽然发展迅速，但学生对这方面的知识却了解不多。因此，要使学生真正感受到高科技产品就在身边，并真正地体会到科学技术的力量，就需要老师多介绍有关知识，并尽量让学生参与，以提高学生思维的积极性，也希望能让学生明白这样一个道理：即知识的力量是无穷的，从而激发他们崇尚科学、热爱科学的情感，并最终投身到科学技术的伟大事业中去。
本节课所介绍的新型无机非金属材料的内容，教师可根据课堂时间及学生的具体情况进行取舍。另外，备课资料中也主要介绍了有关材料这方面内容的，可供教师在授课时进行选择。
复习课
典例剖析
［例1］最近科学家研究得到一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，分子式为C60，下列说法正确的是
A.C60是一种新型的化合物 B.C60和石墨都是碳的同素异形体
C.C60中含离子键 D.C60的相对分子质量为720
解析：这是一道简单的信息给予题，这类题特点是由题干提供新信息，据题中提供的新信息—C60可知，该物质是由60个C原子组成的单质，原子间只能以共用电子对形成共价键；不含离子键。由于金刚石、石墨和C60均是碳元素组成的不同的单质，故它们都是碳的同素异形体。则C60的相对分子质量=12×60＝720，即B、D为正确答案。
答案：BD
点评：解答该题型方法：
(1)认真阅读题干，沟通新旧知识，题中总会给予一定的信息提示或启发。解题时，只要抓住了这一点，就能找出规律，解决问题。
(2)积极联想类比，实现知识迁移，在读懂了题给信息的基础上，要将新知识与以前所学过的有关内容联系起来。对比异同，找出规律，实现知识的迁移，这样后面的判断就不难了。
所以应注意培养自己的信息处理能力。
(3)克服思维定势，找出规律求解。解这类题不能停留在过去的老框框中，要敢于冲破习惯性思维，摆脱束缚，才能得出正确答案。
顺推
找出
和旧知识联系
接收信息
所以信息给予题的一般解法是：
逆推
阅读 搭桥 应用 条件 结论
［例2］实验室里保存下列试剂，其保存的方法和理由，描述都正确的是
编号
试剂
保存方法
理 由
A
固体氢氧化钠
存放在带橡皮塞的广口瓶中
防止与空气接触被氧化和与水蒸气、二氧化碳接触而变质
B
碳酸钠晶体
存放在干燥密封的广口瓶中
防止风化而碎裂成粉末
C
液溴
存放在带橡皮塞的细口瓶中，并用水封
防止挥发
D
过氧化钠粉末
存放在带玻璃塞的试剂瓶中
防止吸收水分而变质
解析：选项A，贮存固体氢氧化钠的试剂瓶，不能用玻璃塞，因为玻璃中含有的SiO2会缓慢地发生SiO2＋2NaOH====Na2SiO3＋H2O反应，生成的Na2SiO3使瓶颈与玻璃塞粘连在一起，无法打开，所以题意所述的保存方法无误。但所述的理由有误，因为氢氧化钠不会被空气中的氧气氧化。
选项B，碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)应保存在干燥密封的广口瓶中，如若敞口，碳酸钠晶体要发生风化，失去结晶水而变成粉末。所以选项B的保存方法及理由均无误。
选项C，由于橡胶中含有碳碳双键，能与液溴挥发出的溴蒸气缓慢地发生加成反应，所以保存时不能用橡皮塞。水封的操作是正确的，目的是防止液溴挥发，本选项的保存方法有误。
选项D，保存Na2O2粉末时，要注意防止接触水分(2Na2O2＋2H2O====4NaOH＋O2↑)和二氧化碳(2Na2O2＋2CO2====2Na2CO3＋O2↑)而变质。另外应保存在带橡皮塞的广口瓶中。
答案：B
点评：化学试剂的保存是化学实验中的重要部分，对常见易变质、危险试剂的保存方法及理由必须掌握。
［例3］生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2，要检验是否存在这两种杂质，最好选用
A.水 B.盐酸 C.硫酸 D.烧碱溶液
解析：检验CaCO3常用盐酸而不用硫酸，而SiO2又不溶于盐酸。故把生石灰(含CaCO3、SiO2)投入足量盐酸中若发现有气泡生成且有不溶物存在，即可检验。
答案：B
点评：鉴别题的解题要领为
(1)如果有几种未知的溶液，从它们表现现象中(色、味、硬度、挥发性、水溶液等)能判定出其中的一种或几种，则可考虑能否用这种物质再去鉴别其他的几种物质。
(2)如果未知物均无明显外观特征，可考虑能否用加热法区别开来(许多物质在加热时会出现不同的现象，如硝酸盐、铵盐等)。
(3)若以上两种方法都不奏效时，可考虑两两混和法，先列出表格，然后把待测溶液编号，两两混和，记录出反应现象，对照表格确定出每一种物质。
(4)有些题要综合几种方法一起考虑，值得注意的是，利用焰色反应来鉴别物质也符合此类题的要求。
(5)如果被测溶液的酸碱性不同，可考虑选合适的酸碱指示剂进行鉴别。
［例4］有一无色气体可能含有CO2、CO、H2O(g)、H2中的一种或几种，依次进行如下处理(假定每次处理均反应完全)：
(1)通过碱石灰时，气体体积变小；
(2)通过赤热的氧化铜时，固体变为红色；
(3)通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色；
(4)通过澄清石灰水时，溶液变浑浊。
由此可以确定原无色气体中：一定含有 ，可能含有 。
解析：(1)碱石灰是氢氧化钠和生石灰的混合物。从该无色气体通过碱石灰时，气体体积变小，说明该气体可能会有H2O、CO2，因H2O、CO2都能被碱石灰吸收：
CaO＋H2O====Ca(OH)2，
2NaOH＋CO2====Na2CO3＋H2O。
△
△
(2)从该气体通过赤热的氧化铜时、固体变为红色，说明该气体可能含有CO、H2，因CO、H2都能与CuO反应，生成红色的Cu以及CO2或H2O：CO＋CuO======Cu＋CO2，H2＋CuO=====Cu＋H2O。
(3)从该气体通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色，说明该气体中一定含有H2O：
CuSO4＋5H2O====CuSO4·5H2O
(白色) (蓝色)
但这H2O不应是原无色气体中所含有的，因如果原气体中含有H2O的话，早在第一步处理时已被全部吸收了，这只能是H2与CuO反应后生成的H2O。由此可肯定无色气体中一定含有H2。
(4)从该气体通过澄清石灰水时，溶液变浑浊，说明该气体中一定含有CO2：
CO2＋Ca(OH)2====CaCO3↓＋H2O
但这CO2同样不应是原无色气体中所含有的CO2，因如果原气体中含有CO2的话，早在第一步处理时已被全部吸收了，这只能是CO与CuO反应后生成的CO2。由此可肯定原无色气体中一定含有CO。
答案：H2、CO2 H2O、CO2
点评：解答这道题的关键，是一定要注意题意中“依次进行如下处理(假定每次处理均反应完全)”这句话。如果不注意处理顺序，单从(3)、(4)两步骤中能使白色硫酸铜粉末变蓝和使澄清石灰水变浑浊的事实出发，就会得出该气体中一定含有H2O和CO2的错误结论。
［例5］图(Ⅰ)中瓶a放入20 mL 6 mol·L－1盐酸，b是未充气的气球，里边放有4 g碳酸钙粉末，将它紧套在瓶a口上，胶管c套在瓶的侧口，并用弹簧夹d夹紧(瓶口与侧口不漏气)。将图(Ⅰ)的装置在托盘天平上称量，质量为Ｗ1 g。
根据实验现象填写下列空白：
(1)把气球b中的碳酸钙粉末小心倒入瓶中，立即产生许多气泡，气球逐渐胀大(图Ⅱ)，反应结束后，再将其称量，质量为Ｗ2 ｇ，则Ｗ1与Ｗ2的关系是 。
图7—1
(2)取25 mL 6 mol·L－1 NaOH溶液，先用滴管取少量NaOH溶液，滴管插入胶管c口(为便于操作，可以适当倾斜瓶a，注意防止漏气)，打开d，将溶液挤入瓶中，立即夹紧d，可看到瓶内产生少量白色沉淀，轻轻摇动瓶a,沉淀随即消失。用同样的方法再加入少量NaOH溶液，又产生白色沉淀，轻摇，沉淀又消失，使沉淀消失的反应的化学方程式是
(3)将全部NaOH溶液很快加入瓶中，夹紧d，瓶内产生大量白色沉淀，不再溶解，此时瓶内温度 (填“不变”“降低”或“升高”)
(4)继续轻摇瓶a，气球逐渐缩小，直至恢复反应前的下垂状，写出此时发生反应的化学方程式 。
解析：该题文字量大，涉及化学反应多，内涵丰富，思考容量大，要求在较短时间里，通过阅读题干，准确理解题意，迅速捕捉有用的关键信息，通过加工处理，找出解答问题的正确途径。
(1)由题意可知：整个装置气密性完好，当 CaCO3与HCl反应时，产生的气体虽然使气球膨胀，但并没有气体逸出，根据质量守恒定律，反应前质量Ｗ1与反应后的质量Ｗ2应该相等。
(2)解题时，必须先弄清题中反应的实质，然后再解答。在第一步中，CaCO3与HCl反应，两者的量是已知的，生成多少CO2气体 要考虑其量的多少：HCl为0.02 L× 6 mol·L－1＝0.12 mol，CaCO3为 = 0.04 mol。
由CaCO3＋2HCl====CaCl2＋CO2↑＋H2O反应可知：盐酸过量 0.04 mol，生成CaCl2和CO2均为 0.04 mol。当加入0.025 L×6 mol·L－1＝0.15 mol NaOH后，先中和剩余的盐酸，过量的0.11 mol NaOH与CaCl2发生反应：CaCl2＋2NaOH====Ca(OH)2↓＋2NaCl，生成0.04 mol微溶于水的 Ca(OH)2 ，还剩余0.03 mol NaOH。在第三步反应中是0.04 mol CO2跟Ca(OH)2和NaOH混合物的反应，碱过量，故生成碳酸盐而不是酸式碳酸盐。
(3)明白了上述反应原理后，该题中的(2)、(3)、(4)问就不难解决了。第(2)问：当从侧口加入少量NaOH时，出现少量白色沉淀，这是因为局部NaOH过量，CaCl2＋2NaOH==== Ca(OH)2↓＋2NaCl，轻摇瓶a时，白色沉淀消失，是溶液中剩余的盐酸将Ca(OH)2溶解了： Ca(OH)2＋2HCl====CaCl2＋H2O；第(3)问：由于酸碱中和反应是放热的，故瓶内温度升高；第(4)问：由上述解析(2)可知，摇瓶a时，在碱性条件下CO2被吸收，气球逐渐变小，直至恢复反应前的下垂状，方程式为：2NaOH＋CO2====Na2CO3＋H2O， Ca(OH)2＋CO2==== CaCO3↓＋H2O。
答案：(1)Ｗ1＝Ｗ2 (2)Ca(OH)2＋2HCl====CaCl2＋2H2O (3)升高 (4)2NaOH＋CO2====Na2CO3＋H2O；Ca(OH)2＋CO2====CaCO3↓＋H2O
点评：本题给我们的启示是，要注意对实验现象的观察，更要注意对观察到的实验现象的深入思考，以提高灵活运用化学理论知识解决实际问题的能力。
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一、碳族元素性质的相似性和递变性
相似性
递变规律
①最外层有4个电子，难得失，形成共价键
①
C Si Ge Sn Pb
单质熔沸点降低
②
②在气态氢化物中显－4价，化学式为RH4
CH4 SiH4 ＧeH4 SnH4 PbH4
气态氢化物热稳定性降低
③
③在最高价氧化物中显+4价，化学式为RO2
H2CO3 H2SiO3 H4ＧeO4
酸性减弱
④
④最高价氧化物对应的水化物化学式为H2RO3、H4RO4或 R(OH)4
Ｇe(OH)2 Sn(OH)2 Pb(OH)2
碱性增强
高温
二、硅及其化合物的特性
(1)Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO＋2C=====Si＋2CO↑
(2)非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si却放出H2：Si＋2NaOH＋H2O====Na2SiO3＋2H2↑。
(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用,但Si能与HF作用:Si＋4HF====SiF4↑＋2H2↑。
(4)非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。
(5)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。
(6)非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的却很高。
(7)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF====SiF4↑＋2H2O。
(8)无机酸一般易溶于水，H2SiO3却难溶于水。
高温
(9)因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O====H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2也能发生。
(10)Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同，硅酸钠水溶液(即水玻璃)称泡花碱，但它却是盐的溶液，并不是碱溶液。
三、对比
1.碳和硅对比
(1)结构：最外层都有4个电子，碳的原子半径小于硅的原子半径。
(2)物理性质：都具有较高的熔沸点，硬度都较高。金刚石的熔沸点、硬度都高于或强于晶体硅。金刚石是绝缘体、石墨是电的良导体，而Si是半导体。
(3)化学性质：常温时都很稳定，都能跟O2反应，Si能跟HF、NaOH溶液反应，而C不能。
2.CO2和SiO2对比
二氧化碳
二氧化硅
存在
空气
存在于岩石中，硅石、石英、水晶、硅藻土都含SiO2
物理性质
熔、沸点低，常温时是气体，微溶于水
坚硬难溶的固体，不溶于水
化
学
性
质
1.与水
CO2＋H2O H2CO3
不反应
2.与酸
不反应
除氢氟酸外不反应
3.与NaOH溶液
CO2＋2NaOH====Na2CO3＋H2O
高温
SiO2＋2NaOH====Na2SiO3＋H2O
4.与CaO
CO2＋CaO====CaCO3
SiO2＋CaO=====CaSiO3
用途
饮料、制碱
光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表、电子部件
3.CO和CO2对比
氧化物
一氧化碳
二氧化碳
物理性质
无色无味气体，剧毒(结合血红蛋白)，难溶于水
无色略带酸味气体，无毒，能溶于水(1∶1)，固态时俗称干冰
化学性质
①可燃性
②还原性(与Fe3O4、CuO、H2O的反应)
③不成盐氧化物
①不能燃烧，一般情况下不助燃
②氧化性(与C、Mg的反应)
③酸性氧化物(与碱及碱性氧化物的反应)
④与盐［Ca(ClO)2、Na2SiO3、NaAlO2、C6H5Ona］
实验室制法
浓H2SO4
△
HCOOH CO↑＋H2O
CaCO3＋2HCl====CaCl2＋CO2↑＋H2O
收集方法
排水法
向上排空气法
检验方法
点燃后在火焰上方罩上干燥的烧杯，无水雾出现，罩沾有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊
使澄清的石灰水变浑浊
工业制法
高温
水煤气：C＋H2O=====CO＋H2
高温
煅烧石灰石：CaCO3=====CaO＋CO2↑
主要用途
燃料，还原剂，化工原料
灭火剂，致冷剂，人工降雨，制纯碱，尿素，汽水，光合作用
相互转化
氧化剂(O2、CuO…)
CO CO2
还原剂(C…)
四、两点知识
1.实验室保存NaOH和Na2SiO3溶液的方法
因硅酸的酸性比碳酸还弱，所以空气中的CO2和H2O可以跟Na2SiO3发生如下反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O====Na2CO3＋H2SiO3↓，而使Na2SiO3变质，因此保存Na2SiO3要密闭。
同时，又由于Na2SiO3为矿物胶，有较强的粘性，所以不能用磨口的玻璃瓶和玻璃塞，以免瓶口粘结。
因2NaOH+SiO2====Na2SiO3＋H2O，CO2＋2NaOH====Na2CO3＋H2O，故保存NaOH溶液也要密封，且不使用玻璃塞。
2.硅酸盐的表示方法
硅酸盐由于组成比较复杂，常用氧化物形式来表示。
氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；
氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
注意事项：①氧化物之间以“·”隔开；②系数配置出现分数应化为整数。
例如：正长石KAlSi3O8不能写成 K2O· Al2O3·3SiO2应写成K2O·Al2O3·6SiO2。
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