1.3 元素周期表的应用（第3课时 预测元素及其化合物的性质）（备课件）-高一化学同步精品课堂（鲁科版2019必修第二册）

第3节 元素周期表的应用 第1章 原子结构 元素周期律 第三课时 预测元素及其化合物的性质 山石 玛瑙石 手机 水晶 芯片 预测元素及其化合物的性质 交流·研讨 硅在地壳中的含量仅次于氧，硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。计算机芯片、光导纤维、玻璃仪器等，都是以硅或硅的化合物为材料制成的。 1.比较碳、硅、磷元素的性质 2.硅及其化合物有哪些？尝试写出它们的化学式。 3.请预测硅及其化合物的化学性质，并说明预测依据。 原子 结构 元素 性质 决定 反映 元素 位置 决定 反映 反映 反映 硅:第三周期，IVA族 元素 碳 硅 磷 主要化合价 氧化物 酸 结论 CO2 +4 -4 +5 -3 +4 -4 SiO2 P2O5 H2CO3 H2SiO3 H3PO4 与同周期磷元素相比，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，硅元素原子的得电子能力较弱 1.硅的存在 在地壳中,硅的含量仅次于氧,全部以化合态存在,主要存在形式为二氧化硅和硅酸盐。 2.单质硅 (1)硅的同素异形体:晶体硅和无定形硅。 (2)物理性质 晶体硅是灰黑色,有金属光泽,硬而脆的固体,熔点高,能导电,是良好的半导体材料。 导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料 (3)应用 硅可用来制造集成电路、太阳能电池、硅整流器等。硅合金可用来制造变压器铁芯、耐酸设备等。 阅读探究 硅 ②粗硅提纯: 工业上,用焦炭还原二氧化硅的方法制得的硅中含有少量杂质,叫作粗硅。工业对粗硅进行提纯的原理为:在高温下让粗硅与氯气反应,其产物在高温下被氢气还原,从而得到较纯的硅。请写出上述过程中有关的化学方程式: (4)工业制法 Si (粗硅)+2Cl2 SiCl4（分馏提纯SiCl4） 高温 SiCl4+2H2 Si+4HCl 高温 ①SiO2+2C Si+2CO↑（制粗硅） 高温 (5)化学性质。 ①在常温下,硅的化学性质不活泼,它不易与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸等物质发生反应。 ②在加热条件下,硅能与某些非金属单质发生反应。例如,加热时,研细的硅能在氧气中燃烧,生成二氧化硅并放出大量的热。 请写出下列化学方程式: Si + O2 SiO2 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。 1.二氧化硅 (1)自然界中的存在:沙子、石英、水晶的主要成分是二氧化硅。 (2)物理性质：石英为无色晶体，大而透明棱柱状的石英叫水晶。自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅，是低等水生植物硅藻的遗体，为白色固体或粉末状，多孔、质轻、松软的固体，吸附性强。 二氧化硅和硅酸 （4）光导纤维 (1)主要成分:SiO2。 (2)用途:用于光纤通信、能量传输和信息处理等方面。 b.应用:刻蚀玻璃。 SiO2+2NaOH == Na2SiO3+H2O a.与氢氧化钠溶液反应: (3)化学性质: ①具有酸性氧化物的性质: 2、硅酸 硅酸难溶于水，酸性比碳酸弱，不稳定受热可分解。 思考 H2SiO3=SiO2+H2O △ 应用：可制硅胶，可做催化剂的载体和干燥剂。 请设计实验证明酸性强弱： 盐酸>碳酸>硅酸 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。 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 >NH3 H2S>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。 情景再现 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。