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。

　　[教学过程 ]

　　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、教学过程 

　　（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℃ 4828℃ 10

　　晶体硅 Si－Si43千卡/摩尔 1410℃ 2355℃ 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＋O2＝CO2

　　Si＋O2＝SiO2

　　2。硅和强碱反应

　　Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2

　　3。碳和硅反应生成碳化硅SiC

　　SiC是原子晶体，硬度大。

　　（三）纯硅的制取

　　SiO2＋2C＝Si＋2CO2↑

　　粗硅

　　Si＋2Cl2＝SiCl4 四氯化硅

　　SiCl4＋2H2＝Si＋4HCl

　　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

　　SiO2＋CaO＝CaSiO3

　　2。和碱反应

　　SiO2＋2NaOH＝NaSiO3＋H2O

　　3。和HF反应

　　SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O 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

　　Na2SiO3＋2HCl＝H4SiO4↓＋2NaCl

　　H4SiO4＝H2SiO3＋H2O

　　弱酸，酸性小于碳酸

　　2。硅酸盐

　　Na2SiO3 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：Na2SiO3 （Na2O·SiO2）

　　镁橄榄石：Mg2SiO4（2MgO·SiO2）

　　高岭石：Al2（SiO5）·（OH）4

　　（Al2O3·2SiO2·2H2O）

　　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。

　　教学过程 ：

　　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 CaCO3

　　粘土 Al2O3·2SiO2·2H2O

　　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〉主要成分：

　　硅酸三钙、 硅酸二钙、 铝酸三钙

　　3CaO·SiO2 2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3

　　2。玻璃

　　1〉普通玻璃的主要原料

　　纯碱（Na2CO3）石灰石（CaCO3）

　　硅石（SiO2）

　　2〉主要反应

　　Na2CO3＋SiO2＝Na2SiO3＋CO2↑

　　CaCO3＋SiO2＝CaSiO3＋CO2↑

　　3〉普通玻璃的主要成分

　　Na2SiO3  CaSiO3   SiO2

　　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

　　二氧化碳

　　二氧化硅

　　结构

　　分子晶体190千卡/mol

　　原子晶体88千卡/mol

　　色态

　　无色

　　白色

　　物理

　　熔点

　　－57℃

　　1723℃

　　性质

　　沸点

　　－79℃ 升华

　　2230℃

　　硬度

　　0

　　8

　　溶解性

　　微溶

　　难溶