第七章碳族元素无机非金属材料学案导学

1、7 1 碳族元素 学案导学学习目标：1、碳族元素的名称、元素符号、在周期表中的位置。2、碳族元素的原子结构特征、成键特点及其变化规律。3、碳族元素的单质的基本知识。4、碳族元素及其有关化合物的性质递变规律与同周期其它元素 及化合物比较。学习过程：一、碳族元素名称和元素符号依次是 、。碳和硅 的原子结构简图分别是 、。根据碳、硅的原子序数以及元素周期表的结构可以推知另外三种碳族元素的 原子序数分别为 、 、。二、碳族元素的最高正价为 、负价为 、这是因为，_ 用 R表示碳族元素、其氢化 物的通式可写作 ，最高价氧化物的通式可写作、最高价氧化物的水化物的通式为 或三、碳元素常见的正化合价有 和 ，

2、其中等元素的 价化合物比较稳定，而 元素的价化合物比较稳定四、碳族元素易形成共价键的原因是 五、本族元素中， 碳是构成化合物最多的元素 （主要是有机物）， 在地壳中的含量占第二位，它主要存在于 和 中，因而有人说“ 构成了有机界， 构 成无机界。”常见的原子晶体中， 以碳族元素的单质和化合物为最多， 如等， 和的单质晶体是目前应用最广泛的半导体材料。 是人类认识和使用最早的金属之一，如青铜就是铜和该元素的合金。六、硅是 色、有 光泽、 而 的体，常温下形成 晶体，晶体硅的结构与 相似，因此在晶体硅中， 每个硅原子都与 个相邻的硅原子分别形成 对共用电子对，构成该原子为中心的型结构，键角是。硅的

3、相对原子质量比碳大，但晶体硅的熔点却比金 刚石低，其原因是 。_七、硅的重要用途有：高纯硅用于 ；含硅的钢有性，用于制造 ； 含硅的钢有 性，用于生产 。八、硅的化学性质：常温下能与 F2、HF、NaOH溶液等反应，写 出这些反应的化学方程式： 、_、_ 。常 温下与 Cl2、 O2 等的反应方程式为： 、九、硅的制取：工业上，硅在电炉里用碳还原二氧化硅得到的，反应的化学方程式为 ，这样得到的硅不纯净，称为“粗硅”，粗硅经提纯可得到高纯硅。提纯的有关反应方 程式为 。_在实验室里， 将细砂粉 （SiO2）与镁粉混合加热， 也可得到粗硅， 反应的化学方程式为 ，_ 这样得到的粗硅中往往含有过量的

4、镁、氧化镁及硅化镁（ Mg2Si）等，这些杂质可 用盐酸除去，有关的化学方程 、_ 。72 硅和二氧化硅 学案导学学习目标：1、使学生了解硅的结构特点、性质、用途、存在及制备方法。2、使学生了解二氧化硅的存在、性质和用途。3、培养学生对知识归纳、总结和探究的能力。学习过程：一、硅1、分布与存在自然界中没有 的硅，只有 的硅，分布在地壳的矿物和岩石中。2、物理性质单质硅有 和 两种同素异形体，晶体硅是 色，有 、的固体，熔沸点都很 ，是良好的 材料。3、化学性质硅在常温下化 学性质，除、外，硅不与其他物质反应。Si + F2，Si + HF ，Si + NaOH + H2O ；_在加热条件下硅能

5、与一些非金属反应，如： Si + O2 4、用途：半导体材料、集成电路、晶体管硅整流器、太阳能能电池。硅钢：含硅 4%导磁性（可做变压器铁芯）含硅 15%耐酸性（可用来制造耐酸设备）5、工业制法粗硅：用焦炭在电炉中还原二氧化硅： C + SiO2 思考：（ 1）此反应是氧化反应吗？ ；（ 2）氧化剂是，还原剂是 ，标出电子转移的方向和数目 ；_（3）由此反应能否得出还原性强弱 C > Si ？（ 4）C 被氧化后的产物是 CO还是 CO2 ？二、二氧化硅1、分布与存在SiO2 与其他矿物共同构成了岩石。 天然的二氧化硅也叫 ，石英的主要成分也是 。较为纯净的石英晶体就是我们常说的水晶。2

6、、物理性质硬度，熔沸点 ，溶于水。3、化学性质二氧化硅的化学性质 。二氧化硅属 氧化物，对应的水化物是 。_4、用途二氧化硅可用来做 。石英可以做石英钟、石英表、耐高温的石英玻璃。水晶可以用来制造电子工业的重要部件， 光学仪器、眼镜片、工艺品等。含有色杂质的石英(玛瑙)还可以用 以制造精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品等。三、硅酸及硅酸盐1、硅酸化学式为 。_ 硅酸是一种白色粉末状固体，酸性比碳酸 ，它溶于水 ,使指示剂变色，硅酸 稳定，受热分解可产生 SiO2。2、硅酸盐(1)硅酸钠的化学式为 。其水溶液俗称为：“”或“ ”，用途：工业黏合剂。(2)复杂硅酸盐种类繁多， 结构复杂， 常用氧化物形

7、式表示， 如：硅酸钠： NaSiO3Na2O.SiO2高岭石： Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3.2SiO2.2H2O书写规则：先写，再写，最后写。中间用“ ”隔开。如果有多种金属元素，活泼金属在前，不活泼金属在后。练习：将下列硅酸盐矿物改写成氧化物的形式。石棉： CaMg3(SiO3)4 ；正长石： KAlS3iO3 。_7.3 无机非金属材料 学案导学 学习目标：1、使学生对无机非金属材料有大致印象。了解水泥、玻璃、陶 瓷的生产的简单原理。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、使学生对新型无机非金属材料有大致印象。学习过程：一、传统的硅酸盐材料传 统 硅 酸 盐

8、 材 料 一 般 以 （ 主 要 成 分 为 ）、 （主要成分 为 ）、 （主要成分为 ）和（主要成分为 ）等原料生产的。 这些材料一般都含 ，由于硅氧结构的特殊性，所以 硅 酸 盐 材 料 一 般 具 有 、 、 、 、等特点。1、陶瓷瓷器是中华文明的象征。 在许多拉丁语系国家中，“瓷器”和“中 国”都以“ ”这同一种字母拼音表示。我国素有 “瓷都“之称的地方在哪里？我国最为著名的陶器产 地在什么地方？有什么之称？列表分析陶瓷生产的原料、 生产过程、 反应条件、 种类、性能主要原料生产过程反应条件种类性能2、玻璃1）生产普通玻璃主要用料、反应条件、玻璃窑中发生的主要反应和主要成分 :主要用料

9、反应条件玻璃窑中发生的主要反应成分（2）在装蒸馏水的试管中加入少量玻璃粉末，再滴入2 滴酚酞，会有什么现象？原因是什么？3. 水泥水泥主要原料： ，辅助原料 ，生产过程：研磨成 ，高温煅烧得 （主要成 分是 ），再加石膏（主要成分是 ）研成粉末制 得普通硅酸盐水泥。制普通硅酸盐水泥的主要原料、主要设备、反应条件、普通水 泥的主要成分、主要性质主要原料主要设备反应条件普通水泥的主主要性质要成分 混 凝土的 主 要成 分是， 大量 用于。二、新型无机非金属材料1.新型陶瓷陶瓷在光、电、磁、化学和生物学方面有新的 和 新型陶瓷在 、 、 等高新技术领域得到广 泛应用。硕果累累的陶瓷树碳化硅又称为 ，

10、其结构与金刚石相似，可做优 质 ，可耐 的高温，可做航天器的写出工业上制取碳化硅的反应式比较碳和硅在成键和化学性质上的特点单质硅和碳化硅都具有与金刚石相似的结构， 分析产生这些特殊性质的原因氮化硅（ Si3N4 ）的， 大，化学性质 ，在高温时保持室温时的 和 ，可用 于制造 、 和 等写出制取氮化硅（ Si3N4）的反应式：。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。2.现代信息基础材科单晶硅硅是目前半导体工业最重要的 ，制取纯度为95%99%的硅的反应式为用纯度为 95%

11、99%的硅再生产高纯度硅的反应式是3. 金刚石、石墨和 C60讨论金刚石和石墨在生产和生活中的应用，并说明是利用了 它们哪些性质？分折金刚石和石墨在结构中碳原子成键的特点，并说明结构 与性质之间的关系。写出工业上用化学气相沉积法制造金刚石薄膜的反应式 20 世界 80 年代，又发现了碳的另一类单质，是由一系列 个碳原子组成的分子，如 ，其中 最具代表性，在 锂、液氨和正丁醇溶液中， C60 可与氢加成得到和 ，C60可能成为新型材料，K3 C60 具有性，可开发出高温材料。 C60 将在 材料和和 元器件的制造中有潜在的应用价值。【课堂同步练习】1 下列物质中属于纯净物的是（ ）A. Na2CO3· 10H2OB.水泥C.纯净的盐酸D.普通玻璃2 下列叙述正确的是（ ）A.酸均不能与酸性氧化物反应B. 玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸C. 石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同D. 石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同 3与普通玻璃相比具有相同组成的是A.钢化玻璃B.光学仪器玻璃 C.石英玻璃 D.有色玻璃4 下列物质有固定熔点的是（ ）A.水泥B.玻璃C.Na2O·SiO2D.水玻璃5某元素