《预测元素及其化合物的性质》名师教案

第第页第一章原子结构元素周期律第三节元素周期表的应用第三课时预测元素及其化合物的性质本课时是教材第一章第三节第三课时的内容，该课时主要基于对已知元素的认识，利用元素周期律以及对已知元素及其化合物性质的研究思路和方法，研究陌生元素及其化合物的性质。首先是在前两节研究同周期、同主族元素性质递变规律的基础上，继续研究陌生元素及其化合物的性质。其次以硅及其化合物为例从周期、主族的角度预测其性质，学会从元素在元素周期表中的位置、原子结构、元素性质三个角度认识元素。在之前的学习中，学生已经知道了同周期、同主族元素性质的递变规律，但是对于如何通过元素周期表和元素周期律预测元素性质还没有形成系统的方法和思路。通过本课时的学习，学生可以更好地从元素在元素周期表中的位置、原子结构、元素性质三个角度认识元素。宏观辨识与微观探析：从微观上核外电子排布的角度预测元素的物化性质，从宏观上通过物质类别和化合价，预测元素的物化性质。证据推理与模型认知：能基于一定的“位、构、性”关系对元素的性质预测提出合理的预测，并分析推理加以证实或证伪，具有证据意识。科学精神与社会责任：能结合有关资料说明元素周期表对合成新物质、寻找新材料等的指导作用，理解化学是从理论到实践的应用学科。硅及其化合物性质的预测。学生复习前两节同周期、同主族元素性质的递变规律的知识，预习本课内容；教师准备多媒体课件。【复习回顾】同周期、同主族元素性质的递变规律【情景引入】从山川大河到珠宝玉器，从世界上第一台计算机到笔记本再到智能手机，再到含30亿晶体管的芯片，大大小小的手机内存卡和移动存储设备••••••人类的生活发生了翻天覆地的变化，这些都要归功于一种元素——硅。【投影】山川、岩石、水晶、玛瑙，计算机、手机、芯片等图片【讲解】硅在地壳中的含量仅次于氧，硅的氧化物及其硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。玛瑙、水晶、计算机和手机的芯片、光导纤维、玻璃等都是以硅或硅的化合物为材料制成的。对于陌生元素，我们可以借助于已知元素的认识，利用元素周期律以及对已知元素及其化合物性质的研究思路和方法，研究其及其化合物的性质。【板书】1.3.3预测元素及其化合物的性质【交流研讨】1.比较碳、硅、磷元素的性质。2.硅及其化合物有哪些？尝试写出他们的化学式。3.请预测硅及其化合物的化学性质，并说明预测依据。【学生活动】填写表格。碳、硅、磷性质比较元素碳硅磷原子结构示意图主要化合价氧化物酸硅及其化合物的化学性质预测及依据硅及其化合物的化学式化学性质预测预测依据【讲解】硅原子的最外层有4个电子，最高化合价为+4价，最低化合价为-4价，硅属于非金属元素；与同周期的磷元素相比，其核电荷数较小，原子半径较大，原子核对最外层电子的吸引作用较弱，因此硅原子的得电子能力较弱。与同主族的碳元素相比，其电子层数较多，原子半径较大，原子核对最外层电子的吸引作用较弱，因此硅原子的得电子能力较弱。从物质类别和化合价角度看，二氧化硅属于酸性氧化物，能与碱溶液缓慢反应，高温时能与碱性氧化物反应；二氧化硅中硅元素的化合价为+4价，具有一定的氧化性，能与某些还原剂反应；硅酸的酸性弱于碳酸，可以通过硅酸钠与盐酸等反应制取。【板书】二氧化硅化学性质——酸性氧化物①与烧碱溶液反应SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O②与氧化钙反应SiO2+CaO==高温==CaSiO3③弱氧化性SiO2+2C==高温==Si+2CO↑④特性：与氢氟酸反应SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O2.硅酸的制备：Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓2HCl+Na2SiO3==H2SiO3↓+2NaCl2H2SO4+Na2SiO3==H2SiO3↓+Na2SO4【情景再引入】1930年美国化学家托马斯·米奇利成功地获得了一种新型的致冷剂——CCl2F2（即氟里昂，简称F12）。这完全得益于元素周期表的指导。在1930年前，一些气体如氨，二氧化硫，氯乙烷和氯甲烷等，被相继用作致冷剂。但是，这些致冷剂不是有毒就是易燃，很不安全。为了寻找无毒不易燃烧的致冷剂，米奇利根据元素周期表研究，分析单质及化合物易燃性和毒性的递变规律。在第三周期中，单质的易燃性是Na>Mg>Al，在第二周期中，CH4比NH3易燃，NH3双比H2O易燃，再比较氢化物的毒性：AsH3>PH3>NH3H2S>H2O，根据这样的变化趋势，元素周期表中右上角的氟元素的化合物可能是理想的元素，不易燃的致冷剂。米奇利还分析了其它的一些规律，最终，一种全新的致冷剂CCl2F2终于应运而生了。80年代，科学家们发现氟里昂会破坏大气的臭氧层，危害人类的健康的气候，逐步将被淘汰。人们又将在元素周期表的指导下去寻找新一代的致冷剂。【过渡】元素周期表成为了化学家的得力工具。人类不仅利用元素周期表寻找新一代的致冷剂，还用来研究物质结构、发现新元素、合成新物质、寻找新材料等。【讲解】1.寻找优良催化剂，寻找耐高温耐酸碱腐蚀的特种合金，用来制造火箭、导弹、宇宙飞船等：过渡元素2.寻找用于制农药的材料：非金属F、Cl、S、P等3.寻找半导体材料：在金属和非金属分界线处【讲解】身边的化学硅及其化合物在日常生活中还有许多重要的应用。硅单质是化学性质稳定的半导体材料。自然界中没有游离态的硅，硅芯片、大规模集成电路及相应的计算机技术都需要有高纯度的硅才能实现，所以需要对粗硅进行提纯。二氧化硅制成的光导纤维克服了声音信号和图像信号在铜丝或铝丝中传播损耗大的缺点，节约了大量金属资源。此外还可以应用于能量传输、信息处理，遥测遥控和医疗器械。硅酸盐材料是重要的无机非金属材料，主要包括陶瓷、玻璃、水泥等，如今又诞生了新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等。【板书】①制粗硅SiO2+2C==高温==Si（粗硅）+2CO↑②粗硅提纯