硅和硅酸鹽工業(yè)的教案
時(shí)間：2022-06-10 11:07:00
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學(xué)法指導(dǎo)
1.要注意知識(shí)的縱向和橫向?qū)Ρ取?/p>
縱向，即碳族元素的單質(zhì)及化合物性質(zhì)的遞變規(guī)律的研究。如CH4和SiH4的穩(wěn)定性強(qiáng)弱的比較，H2C03和H2Si03，的酸性強(qiáng)弱的比較等。
橫向，即碳族元素跟同周期的氮族元素、氧族元素和鹵素元素的對(duì)比。如Si、P、S、Cl的非金屬?gòu)?qiáng)弱的比較，氫化物的穩(wěn)定性、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性強(qiáng)弱的比較等。
2.要注意知識(shí)的歸納總結(jié)。如歸納硅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，水泥、玻璃、陶瓷的生產(chǎn)過程等。在歸納時(shí)要注意各物質(zhì)的特殊性，如CO的毒性和還原性，SiO2的特性(與Na2CO3、HF反應(yīng))等。
3.要重視所學(xué)知識(shí)與社會(huì)、生產(chǎn)、科技的聯(lián)系。如半導(dǎo)體材料與計(jì)算機(jī)技術(shù)的聯(lián)系，光導(dǎo)纖維與通訊的聯(lián)系等
考點(diǎn)說明
碳、硅等元素知識(shí)也是非金屬元素的命題熱點(diǎn)之一，該類試題常以元素及其化合物知識(shí)為載體與化學(xué)基本概念、基本理論、化學(xué)實(shí)驗(yàn)及化學(xué)計(jì)算密切結(jié)合。考查的內(nèi)容主要有：
1.C、CO的還原性;
2.CO、C02的檢驗(yàn)與鑒別;
3.C02、CO等氣體的制取和收集;
4.C02與Na0H、S02與C等反應(yīng)產(chǎn)物的確定及計(jì)算;
5.幾種新型無機(jī)非金屬材料的性能和重要用途;
6.環(huán)境保護(hù)，消除碳氧化物污染的綜合應(yīng)用。
CO2作為化學(xué)與生物學(xué)相互聯(lián)系的重要物質(zhì)(CO2是植物光合作用的反應(yīng)物，是動(dòng)物新陳代謝的產(chǎn)物)，在今后的綜合測(cè)試中應(yīng)引起重視。
7.金剛石、石墨、晶體硅、二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
第一講碳、硅及其化合物
第一節(jié)碳族元素
碳族元素位于元素周期表的ⅣA族，包括C、S、Ge、Sn、Pb，最外層電子數(shù)均為4個(gè)，易形成共價(jià)化合物。
1.碳族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律
元素
性質(zhì)碳(C)硅(Si)鍺(Ge)錫(Sn)鉛(Pb)
主要化合價(jià)+2、+4+4(只有+4)+2、+4+2、+4+2、+4
單質(zhì)色、態(tài)無色或黑色固體灰黑色固體灰白色固體銀白色固體藍(lán)白色固體
氫化物RH4的穩(wěn)定性
主要氧化物CO、CO2SiO2GeO、GeO2SnO、SnO2Pb、PbO2
最高價(jià)氧化物的水化物化學(xué)式H2CO3H2SiO3H4SiO4Ge(OH)4Sn(OH)4Pb(OH)4
酸堿性酸性遞減堿性遞增(多數(shù)有兩性)
金屬性、非金屬性非金屬性遞減、金屬性遞增
2.碳的化學(xué)性質(zhì)
碳在常溫下性質(zhì)比較穩(wěn)定，很難被氧化，但在點(diǎn)燃或加熱的條件下也能跟其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
①還原性：_________________________________________
②可燃性:__________________________________________
③氧化性：__________________________________________
3.一氧化碳和二氧化碳的比較
(1)一氧化碳
物理性質(zhì)
五色無味氣體，劇毒(結(jié)合血紅蛋白)，難溶于水
化學(xué)性質(zhì)
①可燃性
②還原性(與Fe304、CuO、H20的反應(yīng))
③不成鹽氧化物
實(shí)驗(yàn)室制法
收集方法:排水法
檢驗(yàn)方法:點(diǎn)燃后在火焰上方罩上干燥的燒杯，無水霧出現(xiàn)，罩沾有澄清的石灰水的燒杯，出現(xiàn)渾濁
工業(yè)制法主要用途:燃料、還原劑、化工原料
(2)二氧化碳
二氧化碳物理性質(zhì)：無色略帶酸味氣體，無毒，能溶于水(1:1)固體時(shí)俗稱干冰
化學(xué)性質(zhì)
①不能燃燒，一般情況下不助燃;
②氧化性(與C、Mg的反應(yīng))
③酸性氧化物(與堿及堿性氧化物的反應(yīng))
④與鹽[Ca(Cl0)2、Na2Si03、NaAl02、C6H5ONa]
收集方法：向上排空氣法
體驗(yàn)：使澄清的石灰水變渾濁煅燒石灰石：CaC03=CaO+C02↑
用途：滅火劑、致冷劑、人工降雨、制純堿、尿素等作用
4.硅及化合物
(1)硅
①晶體結(jié)構(gòu)：與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)類似，是正四面體型空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體。
②物理性質(zhì)：硬度大、熔點(diǎn)高，具有金屬光澤，是一種半導(dǎo)體，只能以化合態(tài)存在于自然界。
③化學(xué)性質(zhì)：不活潑。注意下列化學(xué)反應(yīng)的條件，前三者常溫反應(yīng)，后四者需加熱。
第三個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式說明NaOH等堿性溶液不使用玻璃塞的試劑瓶。
第四個(gè)化學(xué)方程式說明氫氟酸能用玻璃試劑瓶，而應(yīng)用塑料瓶。
(3)硅酸
①制法：用可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制取：
(思考，上述反應(yīng)說明硅酸的酸性比碳酸的酸性強(qiáng)這是為什么?)
②化學(xué)性質(zhì)
常溫可與F2、HF、NaOH反應(yīng)，加熱條件下可與O2、H2HNO3Cl2等物質(zhì)反應(yīng)
(2)二氧化硅
結(jié)構(gòu)
化學(xué)性質(zhì)：酸性氧化物(與堿性氧化物反應(yīng)、堿反應(yīng))，特殊反應(yīng)(HF),與碳反應(yīng)
(3)硅酸
制法
化學(xué)性質(zhì)
課堂之外
硅的制取：在半導(dǎo)體及集成電路的發(fā)展史上，硅是極其重要的角色，因此研究計(jì)算機(jī)的地方稱為硅谷，集成電路需要超純度的硅，它是怎樣產(chǎn)生的呢?
Si02+2CSi+2C0↑
主要副反應(yīng)為：Si02+3CSiC+2C0↑
因此生產(chǎn)的粗硅所含的雜質(zhì)有C、Si02、SiC等，它們都是高熔沸點(diǎn)物質(zhì)。為了提純硅采用下列方法：
SiCl4的沸點(diǎn)很低，可以采用蒸餾的方法反復(fù)提純，直所需的純度。
2.鉛的化合物與鉛污染
鉛的應(yīng)用很廣，如鉛蓄電池、汽油抗爆震的添加劑四乙基鉛[Pb(C2H5)]等，古代也有人用鉛制成器皿，但鉛是有毒的，古羅馬帝國(guó)時(shí)興用鉛皿煮酒以消除酸味：
Pb+2CH3COOH=(CH3COO)2Pb+H2↑
(醋酸)鉛糖
但由于鉛糖是有毒的，不少的人因此而中毒。現(xiàn)代鉛污染主要來源于汽車的尾氣，環(huán)保部門已在很多城市禁止使用含鉛汽油。
考題解析
例下列關(guān)于硅的說法不正確的是()
A.硅是非金屬元素，但它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體
D.硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料
C硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)起反應(yīng)
D.當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氧氣、氫氣等非金屬反應(yīng)
[解析]常溫下，硅可與氟氣、氫氟酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，加熱和高溫條件下，硅能與氧氣、氫氣起反應(yīng)。選C。
[答案]C
例下列關(guān)于碳族元素的說法中，錯(cuò)誤的是()
A.它們從上到下的非金屬性向金屬性遞變的趨勢(shì)比鹵族元素明顯
B.碳族元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性從上到下逐漸減弱
C碳
元素原子的最外層都有4個(gè)電子
D.主要化合價(jià)有+2價(jià)和+4價(jià)，大多數(shù)+2價(jià)化合物穩(wěn)定
[解析]由碳族元素主要化合價(jià)及有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)遞變規(guī)律,
A、B、C說法正確，D不正確。因?yàn)镃、Si、Ge、Sn的+4價(jià)化合物都是穩(wěn)定的，而只有鉛的+2價(jià)化合物是穩(wěn)定的。
[答案]D