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1.化合价
CSiGeSnPb
+2---
+4
其中硅只有正四价,铅最稳定的价态是正二价.
例:
a.SiO2+3C===SiC+2CO中氧化剂与还原剂之比是多少
b.完成反应:
PbO2+HCl====
2.性质的递变
非非.金非.金金金
碳族元素随着电子层和核电荷数的增加,它们的一些重要物理性质和化学性质都发生规律性的变化。
它们从上到下的非金属性向金属性递变的趋势比氮族元素更为明显。
碳是明显的非金属;
硅虽然外貌像金属,但在化学反应中更多地显非金属性,通常被认为是非金属;
锗的金属性比非金属性强;
锡和铅都是金属。
碳族元素的化合价主要有+4价和+2价。
碳、硅、锗、锡的+4价的化合物是稳定的,而铅的+2价化合物是稳定的。
联系周期律,叙述上述变化的目体内容.
思考:
比较性质强弱;
H2SiO3H2GeO3的酸性
Ge(OH)4Sn(OH)4的碱性
CH4SiH4的稳定性
疑难:
铅.锡金属性谁强?
(不宜过细)
选讲一:
碳酸及其盐.(优先)
一.溶解度
1.溶解性表.
2.可溶性盐中,SNa2CO3>
>
SNaHCO3如.向饱和Na2CO3溶解中
通入CO2得大量晶体,但向K2CO3等溶液中
通不然.
3.不溶性盐中,酸式盐可溶.如:
CaCO3,Ca(HCO3)2;
MgCO3.Mg(HCO3)2.
二.热稳定性.
1.正盐可溶,则其酸式盐的固体受热可分解.例如:
Na2CO3可溶
2NaHCO3=====Na2CO3+CO2+H2O
还有K2CO3.KHCO3;
等.
2,正盐不溶,其固体受热易分解,例如:
CaCO3====CaO+CO2
其酸式盐一般只稳定存在于溶液中,受热也分解
Ca(HCO3)2====CaCO3+CO2+H2O
还有MgCO3.Mg(HCO3)2;
等
三.归中反应.
CO32-+CO2+H2O====2HCO3-
联系其它弱酸,理解归中反应.
练习:
写出下列反应:
S2--+H2S===2HS—
SO32--+SO2+H2O===2HSO3--
四.HCO3-与强酸,强碱的反应.
写出下列反应
HCO3-+H+==CO2+H2O
HCO3-+OH--==CO32--+H2O
小结:
作业:
时间许可,可在辅导时选讲:
选讲二.复习:
元素性质的具体体现:
与水,酸等氧化剂反应的难易程度
单质还原性置换顺序
阳离子氧化性顺序
元素的金属性
化合物氢氧化物的碱性
与氢气反应的难易程度
单质氧化性(置换顺序)
阴离子还原性顺序
元素的非金属性
最高价含氧酸的酸性
化合物
热稳定性
气态氢化物还原性
化合生存的难易程度
(二.)单质
一.碳的同素异形体
单质金刚石石墨C60,等
晶体类形原子混合分子
介绍:
碳.硫.磷的同素异形体,其它不作要求.
二.复习:
选讲
物质熔.沸点.硬度的比较.
1.晶体类形相同.
分析:
从状态变化要破坏的作用力强弱入手.
举例并得结论:
原子晶体>
离子晶体>
分子晶体
2.晶体类形不同:
A.都是原子晶体,比较共价键的键长(实际上比较的键能).
分子晶体
举例
B.都是分子晶体,比较:
氢键
故:
从状态变化要破坏的作
分子间力用力强弱入手,先考虑氢键,
再比较范德华力
范德华力(分子量的大小)
C.都是离子晶体,比较:
1.离子的半径.2.离子的电荷.
对于NaCl,MgCl2,AlCl3.若都是离子晶体,其沸点顺序如何?
已知沸点顺序为:
NaCl<
MgCl2>
AlCl3,分析各自的晶体类形.
第二节硅及其重要化合物
1,Si,SiO2的结构,用途
2,Si,SiO2硅酸及其盐的性质
3,SiO2,CO2在结构,性质上的相似和差异
4,硅,硅酸,原硅酸的制备
重点:
Si,SiO2硅酸及其盐的性质
难点:
Si,SiO2硅酸的结构
硅在地壳中的含量,高纯硅与电子技术.
新授:
(一.)硅
一.常识
1.元素.
含量第二,无游离态.
在地壳里,硅的含量在所有元素中居第二位,仅次于氧。
在自然界里,没有以单质形式即游离态存在的硅,而只有以化合物形式即化合态存在的硅。
化合态的硅几乎全部是二氧化硅和硅酸盐,它们广泛地存在于地壳的各种矿物和岩石里。
硅是构成矿物和岩石的主要元素。
2.单质.原子晶体
3.结构.参照平面图,联系金刚石结构,理解正四面体结构单元,其中最小的环中有6个原子
二.单质的化学性质
1.与碳相似
C+O2===CO2
Si+O2===SiO2
C+FeO===Fe+CO
2FeO+Si====2Fe+SiO2
2.与铝相近
2Al+3X2===2AlX3
Si+2F2====SiF4
Si+Cl2===SiCl4
2Al+5H2O===2Al(OH)3+3H2
Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O
2Al+2NaOH+6H2O===NaAlO2+4H2O
Si+4H2O====Si(OH)4+2H2
Si(OH)4+2NaOH===Na2SiO3+3H2O
Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2
比较:
分步反应与总反应中电子转移的关系,注意氧化剂水的系数.
三.工业制备
SiO2+C-----Si-------SiCl4-----Si
SiO2+3C===SiC+2CO中氧化剂,还原剂的情况.
(二.)二氧化硅
一.存在形式
晶体:
水晶,石英.
无定形:
硅藻土
硅藻土含有无定形二氧化硅,它是死去的硅藻及其它微小生物的遗体经沉积胶结而成的多孔、质轻、松软的固体物质。
它的表面积很大,吸附能力较强,可作吸附剂和催化剂的载体,以及保温材料等。
(应用举例)
二.晶体结构.
二氧化硅(SiO2)是一种坚硬难熔的固体,它同其它矿物构成了多种岩石,广泛地分布在自然界里。
天然的二氧化硅分为晶体和无定形两大类。
石英的主要成分就是二氧化硅。
自然界透明的六方柱状石英晶体,就是我们常说的水晶。
.
对照平面图,联系金刚石,晶体硅的结构理解正四面体结构单元。
观察最小的环中的几个原子.
小结:
金刚石,晶体硅,SiC,P4,NH4+CH4CCl4的正四面体结构(或单元),键角.
三.物性.用途
阅读:
二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别。
例如,二氧化硅的熔点高、硬度大;
而二氧化碳在通常状况下是气体,固体二氧化碳的熔点很低,等等
按1:
2的比率所组成的立体网状的原子晶体,我们通常用“SiO2”的式子表示二氧化硅的组成。
在二氧化硅的晶体里,Si-O键的键长为1.62×
10-10m,键能为369kJ/mol。
由于二氧化硅晶体里Si-O键的键能很高,并形成了一种立体网状的原子晶体,所以,要使它熔融,也就是说要破坏二氧化硅的晶体,必须消耗较多的能量,因此,二氧化硅的熔点很高,硬度也很大。
二氧化硅的用途很广。
自然界里比较稀少的水晶可用以制造电子工业的重要部件、光学仪器和工艺品。
二氧化硅是制造光导纤维的重要原料。
一般较纯净的石英,可用来制造石英玻璃。
石英玻璃膨胀系数很小,相当于普通玻璃的1/18,能经受温度的剧变,耐酸性能好(除HF外),因此,石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。
石英砂常用作玻璃原料和建筑材料。
强调:
制玻璃,光纤
四.化性
1、酸性氧化物
通性:
重点.SiO2+CaO===CaSiO3
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
由于二氧化硅的Si-O键能很大,因而它的化学性质十分稳定,不能跟酸(除氢氟酸外)发生反应。
二氧化硅是一种酸性氧化物。
但是,二氧化硅不溶于水,它不能跟水起反应生成酸。
二氧化硅能跟碱性氧化物或强碱反应生成盐。
玻璃中含有SiO2,因而它能够被碱溶液腐蚀。
实验室里盛放碱溶液的试剂瓶常用橡皮塞,而不用玻璃塞,就是为了防止玻璃受碱溶液腐蚀生成Na2SiO3,而使瓶口和塞子粘结在一起。
2.特性.
SiO2+4HF===SiF4+2H2O
复习:
制HF的容器,
HF雕刻玻璃
(三.)硅酸,硅酸盐
一,硅酸
1.酸酐与酸
举例,理解:
价态相同,组成相差水.
2.原硅酸与硅酸
水玻璃:
硅酸钠的水溶液,也称泡花碱.通过比较碳酸与硅酸的酸性,据复分解反应原理,可知:
Na2SiO3+2HCl+H2O====NaCl+H4SiO4
Na2SiO3+CO2+2H2O===Na2CO3+H4SiO4
二氧化碳过量时产物不同.
演示:
白色胶状与白色粉末
H4SiO4====H2SiO3+H2O
H2SiO3===SiO2+H2O
原硅酸与硅酸的结构式,并进一步介绍二聚硅酸的结构式,引出硅酸盐的复杂性和特殊写法.即:
二.硅酸盐
1.,硅酸盐的复杂性
上述:
硅酸、原硅酸和由它们缩水结合而成的各种酸所对应的盐,统称硅酸盐,如硅酸钠(Na2SiO3)、镁橄榄石(Mg2SiO4)、高岭石〔Al2(Si2O5)(OH)4〕等都是硅酸盐。
硅酸盐种类很多,结构也很复杂,它是构成地壳岩石的最主要成分。
硅酸盐在人类社会发展中的作用,
自然界:
构成地壳的岩石.
人类使用:
陶瓷-------水泥,玻璃-----航天器的外壳
目前有专门的学科分支
2.,复杂硅酸盐的表示方法
规律:
(格式)
[金属氧化物(按活动顺序).非金属氧化物.水].
例如:
Na2SiO3-------Na2O.SiO2
粘土:
Al2Si2O5(OH)4------Al2O3.2SiO2.2H2O
钾长石:
KAlSi3O8-----K2O.Al2O3.2H2O
滑石:
Mg3(Si4O10)(HO)2------3MgO.4SiO2.H2O
小结:
作业:
第三节硅酸盐工业
以含硅物质为原料,经过加热制成硅酸盐产品的工业,如制造水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业,叫做硅酸盐工业。
它在国民经济中占有重要的地位。
(一).水泥
阅读:
主要生产过程:
水泥是一种重要的建筑材料,主要以石灰石和粘土为原料。
生产时,把石灰石、粘土及其它辅助原料按一定比率混合,磨细成生料。
将生料装入水泥窑中烧至部分熔化,冷却后成为硬块,叫做熟料。
再加入适量的石膏(调节水泥硬化速度)磨成细粉,这就是制得的水泥。
这种水泥叫做普通硅酸盐水泥。
它的主要成分有:
水泥实际上是上述主要成分的混合物,水泥的组成和结晶形态的不同直接影响到它的各种主要性能。
水泥具有水硬性。
水泥跟水拌和后,发生作用,生成不同的水合物,同时放出一定的热量。
生成的水合物逐步形成胶状物,并开始凝聚,最后,有些胶状物转变为晶体,使胶状物和晶体交错地结合起来,成为强度很大的固体。
这个过程叫做水泥的硬化。
水泥不论在空气中还是在水中都能硬化,所以,它不仅是一般的建筑材料,而且是水下工程必不可少的建筑材料。
为了改善水泥的性能,扩大水泥的使用范围,可在硅酸盐水泥熟料里,掺入适当比率的混合材料,制成各种水泥。
例如,矿渣硅酸盐水泥就在硅酸盐水泥熟料里加入一定量的高炉矿渣(主要成分是CaSiO3);
沸石岩水泥就是在水泥熟料里掺入一定量的沸石岩。
水泥、沙子和水的混合物叫做水泥沙浆,在建筑上用作粘合剂,能把砖、石等物粘结起来。
水泥、沙子和碎石按一定比率的混合物硬化后,叫做混凝土,常用来建造桥梁、厂房等巨大建筑物。
水泥的热膨胀系数几乎跟铁一样,所以用混凝土建造建筑物常用钢筋作结构,使建筑物更加坚固,这叫做钢筋混凝土。
板书:
石灰石
--------生料--------块状熟料---------水泥(主要成份和化学式的写法)
粘土
主要的设备,
石膏的作用
复杂的物理,化学过程
混凝土的故事
(二).玻璃
制造普通玻璃的主要原料是纯碱(Na2CO3),石灰石(CaCO3)和石英(SiO2)。
有些特种玻璃原料中还包含氧化铅(PbO)和硼砂(Na2B4O7·
10H2O)。
生产玻璃时,把原料粉碎,按适当比率混合以后,放入玻璃熔炉里,加强热。
原料熔融后发生了比较复杂的物理、化学变化,其中主要的反应是二氧化硅跟碳酸钠和碳酸钙起反应生成硅酸盐和二氧化碳:
在原料里,石英的用量较多,所以,普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起所得到的物质。
这种物质不是晶体,称作玻璃态物质,它没有一定的熔点,而是在某一温度范围内逐渐软化。
在软化状态时,玻璃可以制成任何形状的制品。
玻璃的种类很多,除上述普通玻璃外,还有硼酸盐玻璃,它的膨胀系数小,能够耐骤冷、骤热,化学稳定性好,能耐酸、碱的腐蚀,可用于制造化学仪器。
铅玻璃折光率强,常用于制作光学仪器等。
制造有色玻璃,一般是在原料里加入某些金属氧化物,金属氧化物均匀地分散到玻璃态的物质里,使玻璃呈现出特征颜色。
例如,加氧化钴(Co2O3)呈蓝色,加氧化亚铜(Cu2O)呈红色,等等。
把普通玻璃放入电炉里加热,使它软化,然后急速冷却,得到钢化玻璃。
钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大4~6倍,不易破碎。
破碎时碎块没有尖锐的棱角,不易伤人,可用来制造汽车或火车的车窗等。
石灰石高温
纯碱-----------------------普通玻璃
石英(玻璃熔炉)
主要的设备,.
化学反应方程式:
CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2
Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2
原料中,二氧化硅过量,玻璃为碳酸钙,硅酸钠,二氧化硅
的熔融物,可表示为:
Na2O.CaO.6SiO2
作业和作业辅导:
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