化学教学案例－硅 碳族元素

化学教学案例－硅 碳族元素 硅·碳族元素 第一节 碳族元素 [1] 第二节 硅及其重要化合物 [2] 第三节 硅酸盐工业简述 [1] 第一节碳族元素 一。教学目的要求 运用物质结构和元素周期律的知识，掌握碳族元素的特点和一些重要性质的递变规律。 二。教学重点 碳族元素的性质及其递变规律。 名称：碳 C 硅 Si 锗 Ge 锡 Sn 铅 Pb 位于易失电子和易得电子的主族元素中间，容易生成共价化合物。 最外层电子层电子数 4 个，据此可以推测化合价最高正价+4，有时也显正二 价。 最高正价氧化物为 RO2，水化物分子式为 H2RO3 或 R(OH)2，气态氧化物分子式为 RH4， 其稳定性随原子的增加而减小，第四主族元素的非金属性比氮、氧、卤素的弱，锗的金属 性比非金属性强，锡、铅为金属。 在本族中，C、 Si 、 Ge、 Sn 以+4 价为主， Pb 以+2 为主，除 H2CO3 和 H2SiO3 显酸性外， Ge、 Sn、 Pb 的二价和四价氢氧化物都显二性。 R(OH)2 以碱性为主，R(OH)2 以酸性为主。 第二节 硅及其重要化合价 一、教学的目的要求 1·认识硅和 SiO2 的结构性质用途。 2·了解原硅酸、硅酸的组成和性质。 初步了解几种硅酸盐的组成和用途。 二、教学重点 硅和二氧化硅的晶体结构和性质。 三、硅和二氧化硅的晶体结构和性质. 指导学生看书 P100~104 提问： 1·为什么硅和金刚石的硬度较大？熔沸点较高？ 2·为什么晶体硅在硬度、熔沸点方面都不如金刚石？ 3·二氧化碳和二氧化硅在性质上、结构上有什么不同？ [讲]一、硅 （一）硅和金刚石都属于原子晶体，但是它们的硬度和熔沸点又不同。 投影： 键能 熔点 沸点 硬度 金刚石 Ｃ－Ｃ ８３千卡／摩尔　３３５０千卡／摩尔 ３千卡／摩尔　３３５０３千卡／摩尔　３３５０５０℃ ４８２８℃ １０ 晶体硅 Ｓｉ－Ｓｉ４３千卡／摩尔　３３５０千卡／摩尔 １４１０℃ ２３千卡／摩尔　３３５０５５℃ ７ 从表中数据可以看出，金刚石比晶体硅的键能大，因此金刚石的熔沸点比晶体硅的熔沸点 高，金刚石的硬度比晶体硅的硬度大。 （二）化学性质 １。碳、硅能和氧气反应 Ｃ＋Ｏ 2＝ＣＯ 2 Ｓ i＋Ｏ 2＝ＳｉＯ 2 ２。硅和强碱反应 Ｓ i＋2 Ｎ a ＯＨ＋Ｈ 2 Ｏ＝Ｎ a2 Ｓ i Ｏ 3＋２Ｈ 2 ３千卡／摩尔　３３５０。碳和硅反应生成碳化硅Ｓ i Ｃ ＳｉＣ是原子晶体，硬度大。 （三）纯硅的制取 Ｓ i Ｏ 2＋２Ｃ＝Ｓ i＋２ＣＯ 2↑ 粗硅 Ｓ i＋２Ｃ l2＝Ｓ i Ｃ l4 四氯化硅 Ｓ i Ｃ l4＋２Ｈ 2＝Ｓ i＋４ＨＣ l 二、二氧化硅 （一）打出下列投影，得到结论： （二）化学性质： １。和碱性氧化物反应 Ｓ i Ｏ 2＋Ｃ a Ｏ＝Ｃ a Ｓ i Ｏ 3 ２。和碱反应 Ｓ i Ｏ 2＋２Ｎ a ＯＨ＝Ｎ a Ｓ i Ｏ 3＋Ｈ 2 Ｏ ３千卡／摩尔　３３５０。和ＨＦ反应　反应 Ｓ i Ｏ 2＋４ＨＦ反应　＝Ｓ i Ｆ反应　 4↑＋２Ｈ 2 Ｏ 玻璃绘图 提问：如何用实验证明石灰石中混有石英？ 如何除去石灰石中的石英？ 三、硅酸、硅酸盐 １。硅酸不能直接制取 Ｎ a2 Ｓ i Ｏ 3＋２ＨＣｌ＝Ｈ 4 Ｓ i Ｏ 4↓＋２Ｎ a Ｃｌ Ｈ 4 Ｓ i Ｏ 4＝Ｈ 2 Ｓ i Ｏ 3＋Ｈ 2 Ｏ 弱酸，酸性小于碳酸 ２。硅酸盐 Ｎ a2 Ｓ i Ｏ 3 水玻璃 无色粘稠的液体 介绍用氧化物形式表示硅酸盐的方法 硅酸钠：Ｎ a2 Ｓ i Ｏ 3 （Ｎ a2 Ｏ·Ｓ i Ｏ 2） 镁橄榄石：Ｍ g2 Ｓ i Ｏ 4（２ＭｇＯ·Ｓ i Ｏ 2） 高岭石：Ａｌ 2（ＳｉＯ 5）·（ＯＨ）4 （Ａｌ 2 Ｏ 3·２ＳｉＯ 2·２Ｈ 2 Ｏ） 第三节、硅酸盐工业简述 教学目的： 使学生初步了解水泥、玻璃的主要成分和生产水泥、玻璃的简单原理。 教学重点： 水泥、玻璃的主要成分和制造普通玻璃的化学反应原理。 指导学生看书，学生回答。板书如下： １。水泥 １〉普通水泥的主要原料 石灰石 Ｃ a ＣＯ 3 粘土 Ａｌ 2 Ｏ 3·２ＳｉＯ 2·２Ｈ 2 Ｏ ２〉生产过程： 先磨，后烧，再磨（二磨一烧） 发生复杂的物理化学变化。 ３千卡／摩尔　３３５０〉主要成分： 硅酸三钙、 硅酸二钙、 铝酸三钙 ３千卡／摩尔　３３５０ＣａＯ·ＳｉＯ 2 ２ＣａＯ·ＳｉＯ 2 ３千卡／摩尔　３３５０ＣａＯ·Ａｌ 2 Ｏ 3 ２。玻璃 １〉普通玻璃的主要原料 纯碱（Ｎ a2 ＣＯ 3）石灰石（Ｃ a ＣＯ 3） 硅石（Ｓ i Ｏ 2） ２〉主要反应 Ｎ a2 ＣＯ 3＋Ｓ i Ｏ 2＝Ｎ a2 Ｓ i Ｏ 3＋ＣＯ 2↑ Ｃ a ＣＯ 3＋Ｓ i Ｏ 2＝Ｃ a Ｓ i Ｏ 3＋ＣＯ 2↑ ３千卡／摩尔　３３５０〉普通玻璃的主要成分 Ｎ a2 Ｓ i Ｏ 3 Ｃ a Ｓ i Ｏ 3 Ｓ i Ｏ 2 几种常见玻璃的组成、用途和有色玻璃的形成。 加金属氧化物 Ca2O3 呈蓝白色 Ca2O 呈红色