7.第1章 第3节 第3课时 预测元素及其化合物的性质-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019 双选）

第3课时　预测元素及其化合物的性质 课程标准解读 1．能根据学过的一些典型元素的性质预测同主族其他元素的性质。 2．了解硅及其化合物的性质及应用。 3．了解元素周期表的应用。 知识点一　硅及其化合物的性质 　　　　　　　　　　　　　　　 1．性质的预测 (1)硅元素的原子结构及性质分析 原子结构示意图 最高正价 最低负价 元素类别 得电子能力 ＋4 －4 非金属元素 较弱 (2)性质预测 硅及其化 合物的化 学式　　 化学性质预测 预测依据 Si 化学性质不活泼，但是在一定条件下能与氧气等发生化学反应，由于其性质的特殊性，可能还具有独特的性质 与碳元素同主族，与碳单质具有相似的化学性质 SiO2 具有酸性氧化物的通性，能与碱、碱性氧化物等发生反应，可能也具有一定的特性 与碳元素同主族，与CO2具有相似的化学性质 H2SiO3 具有酸的性质，能与碱反应，但酸性较弱，酸性弱于碳酸 同主族元素性质的相似性和递变规律 2．化学性质验证 (1)单质硅的化学性质 ①常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF、强碱(如NaOH)溶液反应： Si＋2F2===SiF4； Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑； Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 ②加热条件下和某些非金属单质(如O2、Cl2)发生反应： Si＋O2SiO2。 (2)SiO2的化学性质 ①具有酸性氧化物的通性： a．常温下SiO2与强碱溶液反应生成盐和水： SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O； b．高温下SiO2与碱性氧化物反应生成盐： SiO2＋CaOCaSiO3。 ②弱氧化性：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑。 ③特性：与氢氟酸(HF)反应： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 此反应常被用来刻蚀玻璃。 (3)H2SiO3的化学性质 H2SiO3是一种弱酸，具有酸的性质，但是酸性比碳酸的弱。 验证：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。 学生用书第33页 硅和二氧化硅的用途 (1)硅是现在应用最广泛的半导体材料，可以用于制造晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池。 (2)二氧化硅用途广泛，常用作制造石英表的压电材料和通信材料光导纤维。透明的石英晶体(水晶)常用来制造电子部件和光学仪器。　　 [判断正误](正确的打“√”，错误的打“×”) (1)因为硅的化学性质不活泼，所以在自然界中有游离态的硅存在。(×) (2)硅单质不与任何酸发生化学反应。(×) (3)SiO2是酸性氧化物，所以SiO2能与H2O反应生成硅酸。(×) (4)Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，往其中通入CO2有沉淀产生。(√) (5)二氧化硅可以做太阳能电池板。(×) (6)因为SiO2能导电，所以SiO2能用于制造光导纤维。(×) 硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%。SiO2是玻璃的成分之一。 问题1　工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，为什么？ 提示：　氢氟酸能够与玻璃中的二氧化硅反应：4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O，能腐蚀玻璃，故用氢氟酸来雕刻玻璃。 问题2　实验室中盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶用橡胶塞而不是用玻璃塞，为什么？ 提示：　玻璃的主要成分之一SiO2与氢氧化钠溶液反应生成的物质硅酸钠属于矿物胶，因此实验室中盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶用橡胶塞而不是用玻璃塞。 问题3　玛瑙的主要成分为二氧化硅，由于其与水化二氧化硅(硅酸)交替而常重复成层。因其夹杂氧化金属，颜色可从极淡色到暗色。想一想如何由二氧化硅制取硅酸。 提示：　二氧化硅不与水反应，故应先与碱(如NaOH溶液)反应生成硅酸盐，再与酸(如盐酸)反应生成硅酸。 1．二氧化碳与二氧化硅的异同 二氧化碳 二氧化硅 存在 空气中 岩石、硅石、石英、水晶、硅藻土中都含SiO2 物理性质 熔、沸点低，常温时是气体，微溶于水 坚硬难溶的固体，不溶于水 化学性质 与碳 CO2＋C2CO SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑SiO2＋3CSiC＋2CO↑ 与水 CO2＋H2OH2CO3 不反应 与酸 不反应 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 与NaOH溶液 CO2＋2NaOH=== Na2CO3＋H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 与CaO CO2＋CaO=== CaCO3 SiO2＋CaO CaSiO3 用途 饮料、制碱 光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表、电子部件 　　 2．硅酸(H2SiO3) 　　 学生用书第34页 1．(2024·浙江选考)下列说法不正确的是(　　) A．高压钠灯可用于道路照明 B．SiO2可用来制造光导纤维 C．工业上可采用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜 D．BaCO3不溶于水，可用作医疗上检查肠胃的钡餐 D　[高压钠灯射程远、透雾能力强，可用于道路照明，A项正确；二氧化硅常用于制造光导纤维，B项正确；较活泼的金属常用热还原的方法得到金属单质，C项正确；碳酸钡不溶于水，但溶于胃液的成分盐酸，常用不溶于盐酸的硫酸钡作钡餐，D项错误。] 2．下列离子方程式书写不正确的是(　　) A．向氢氧化钠溶液中通入少量二氧化碳： CO2＋OH－===HCO B．单质硅与氢氟酸反应：Si＋4HF===2H2↑＋SiF4↑ C．石英砂与烧碱反应生成水玻璃： SiO2＋2OH－===SiO＋H2O D．向水玻璃中通入少量二氧化碳： SiO＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋CO A　[向氢氧化钠溶液中通入少量二氧化碳生成的是Na2CO3。] 3．Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是(　　) A．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4ClCaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O B．具有吸水性，需要密封保存 C．能与SO2反应生成新盐 D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2 D　[加热时氯化铵分解生成HCl和氨气，HCl与Ca3SiO5反应得到硅酸钙、氯化钙和水，A项正确；水泥吸水会变硬，需密封保存，B项正确；Ca3SiO5能与二氧化硫反应得到亚硫酸钙，C项正确；Ca3SiO5与足量盐酸反应得到H2SiO3沉淀，D项错误。] 知识点二　元素周期表的应用 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．科学预测 根据元素在周期表中的位置，推测元素的原子结构，预测其主要性质，为研究物质结构、发现新元素、合成新物质等提供许多有价值的指导。 2．利用元素周期表寻找新材料 (1)在金属元素和非金属元素的交界处寻找半导体材料。 (2)在过渡金属元素中寻找优良的催化剂。 (3)在ⅣB到ⅥB族的过渡金属元素中寻找耐高温、耐腐蚀的材料，用以制造火箭、导弹、宇宙飞船等。 (4)寻找合适的超导材料、磁性材料等。 [判断正误](正确的打“√”，错误的打“×”) (1)元素周期表是学习化学知识的一种重要工具。(√) (2)利用元素周期表可以预测新元素的原子结构和性质。(√) (3)利用元素周期表和元素周期律可以预言新元素。(√) (4)利用元素周期表可以指导寻找某些特殊的材料和稀有矿产。(√) (5)某元素位于第7周期ⅥA族，它属于非金属元素。(×) (6)稀有气体从上到下，单质的熔沸点逐渐降低。(×) 镓是1871年俄国化学家门捷列夫在编制元素周期表时曾预言的“类铝”元素。镓的原子序数为31，属ⅢA族。镓的熔点为29．78 ℃，沸点高达2 403 ℃。镓有过冷现象(即冷至熔点下不凝固)，它可过冷到－120 ℃。　 问题1　画出镓的原子结构示意图，指出它的最高正化合价，属于金属元素还是非金属元素。 提示：　Ga2，最高正化合价为＋3，属金属元素。 学生用书第35页 问题2　“镓是制造高温温度计的上佳材料”；“镓与锌、锡、铟等金属制成的合金，可用在自动救火的水龙头中”，这些用途与镓的什么性质有关？ 提示：　均与“镓的熔点为29．78 ℃，沸点高达2 403 ℃；镓有过冷现象(即冷至熔点下不凝固)，它可过冷到－120 ℃”有关。 问题3　镓能溶于强酸强碱吗？ 提示：　镓能溶于强酸强碱，它与铝的化学性质相似。 元素“位、构、性”的关系, 1．(2024·哈尔滨师大附中月考)如图所示：元素周期表中的金属和非金属的分界线用虚线表示。下列说法正确的是(　　) A．虚线左下方的元素均为非金属元素 B．紧靠虚线两侧的元素都是具有金属性和非金属性的金属元素 C．可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等) D．可在虚线的右上方寻找耐高温材料 C　[A项，虚线左下方的元素均为金属元素，错误；B项，紧靠虚线两侧的元素不一定都是金属元素，如硅是非金属元素，错误；C项，元素周期表中的金属元素和非金属元素分界线附近的元素往往都既具有金属性，也具有非金属性，可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等)，正确；D项，在过渡元素中可寻找耐高温材料，错误。] 2．X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在元素周期表中的位置如图所示。若Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，下列说法中正确的是(　　) X Y Z W A．原子半径：X>Y>Z>W B．最高价氧化物对应水化物的酸性：X>Z>W C．4种元素的单质中，Z单质的熔、沸点最低 D．W单质能与水反应，生成具有漂白性的物质 D　[Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，其电子层数应为3，则其最外层电子数为6，Z应为S元素，根据四种元素在周期表中的位置可知，X为N元素，Y为O元素，W为Cl元素；同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，则X>Y，Z>W，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，且原子核外电子层数越多，半径越大，则W>X，所以原子半径的大小顺序为Z>W>X>Y，故A错误；同周期元素从左到右元素的非金属性逐渐增强，根据元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强可知最高价氧化物对应水化物的酸性：W>Z，故B错误；四种元素的单质中N2、O2和Cl2常温下均为气体，而S为固体，即Z单质的熔、沸点最高，故C错误；氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸具有漂白性，故D正确。] 3．(双选)如表为几种短周期元素的性质： 元素编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 原子半径/ 10－1nm 0．66 1．60 1．52 1．10 0．99 1．86 0．70 0．86 最高或最 低化合价 －2 ＋2 ＋1 ＋5， －3 ＋7， －1 ＋1 ＋5，－3 ＋3 对上述元素有关说法正确的是(　　) A．元素④的原子序数大于元素⑦的原子序数 B．②、③处于同一周期 C．上述八种元素中，最高价氧化物对应水化物酸性最强的元素是⑤ D．元素⑧原子结构示意图 AC　[本题考查元素周期表和元素周期律。③⑥都是＋1价，所以③为Li元素，⑥为Na元素。②化合价为＋2价，半径比③大，所以只能是Mg元素，⑧为＋3价，与元素②半径相差较大，所以⑧为硼元素，⑦半径小为氮元素，⑤为卤族元素且半径比⑦大，只能是氯元素，①半径略小于⑦，为氧元素，④与⑦同族，为磷元素。A项，④⑦同族，④的半径大，即在下一周期，原子序数大，正确；B项，根据原子半径大小，②③不在同一周期，错误；C项，⑤为氯元素，高氯酸是最强酸，正确；D项，⑧为硼，原子结构示意图：，错误。] 学生用书第36页 　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)硅元素是第3周期ⅣA族的非金属元素，原子得电子能力较弱，常表现为＋4价，如SiO2、SiH4、H2SiO3等。 (2)SiO2是酸性氧化物，但不能与水直接反应生成对应的含氧酸(H2SiO3)。SiO2可以与碱反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；也可以与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (3)Si可用于半导体材料、太阳能电池，SiO2可用于光导纤维。 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．在一定条件下，下列物质与硅、二氧化硅均不反应的是(　　) A．氢氟酸 B．浓硫酸 C．烧碱 D．氟气 B　[硅、二氧化硅均能和F2、氢氟酸、NaOH溶液反应，而硅、二氧化硅与浓硫酸均不反应。] 2．用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为(　　) ①SiO2＋2CSi＋2CO↑　②Si＋2Cl2SiCl4 ③SiCl4＋2H2Si＋4HCl，其中反应①和③属于(　　) A．化合反应 B．分解反应 C．置换反应 D．复分解反应 C　[由化学方程式可知，①③反应中的反应物和生成物都是一种单质和一种化合物，属于置换反应，故C项正确。] 3．元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列说法不合理的是(　　) A．若X＋和Y2－的核外电子层结构相同，则原子序数：X>Y B．由水溶液的酸性：HCl>H2S，可推断出元素的非金属性：Cl>S C．在元素周期表中，硅、锗都位于金属与非金属的交界处，都可以作半导体材料 D．Cs和Ba分别位于第6周期ⅠA族和ⅡA族，碱性：CsOH>Ba(OH)2 B　[若X＋和Y2－的核外电子层结构相同，则X处于Y的下一周期，原子序数：X>Y，故A正确；不能根据氢化物水溶液的酸性强弱来比较非金属性，如酸性：HCl>HF，但非金属性：F>Cl，故B错误；硅、锗都位于金属与非金属的交界处，具有一定金属性与非金属性，都可以作半导体材料，故C正确；同周期元素自左而右金属性逐渐减弱，金属性：Cs>Ba，金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，故碱性：CsOH>Ba(OH)2，故D正确。] 4．下表是元素周期表的一部分，①～⑫分别代表12种元素，请回答： (1)写出12种元素中化学性质最不活泼的元素的原子结构示意图________。 (2)⑪在元素周期表中的位置是_________________________________________。 (3)12种元素形成的单质中硬度最大的是________(填名称)。 (4)可以用来验证⑥⑦两种元素金属性强弱的实验是________(填字母)。 a．将在空气中放置已久的这两种元素的块状单质分别放入水中 b．将形状、大小相同的无氧化膜的这两种元素的单质分别和同浓度同体积的盐酸反应 c．将形状、大小相同的无氧化膜的这两种元素的单质分别和温度相同的热水作用，并滴入酚酞 d．比较这两种元素的氢化物的热稳定性 (5)⑧⑨两种元素的简单阴离子中还原性较强的是________(填离子名称)；用一个置换反应证明这一结论：_________________________________________________(写化学方程式)。 解析：　由元素周期表的位置可知，①～⑫分别为H、C、N、F、Na、Mg、Al、S、Cl、Ar、K、Br。(1)稀有气体Ar化学性质最不活泼，原子核外有18个电子，有3个电子层，各层电子数为2、8、8，原于结构示意图为；(2)⑪在元素周期表中的位置是第4周期ⅠA族；(3)12种元素形成的单质中硬度最大的是金刚石；(4)a．将在空气中放置已久的这两种元素的块状单质分别放入水中，金属可能被氧化，不能比较金属性，故不选；b．将形状、大小相同的这两种元素的单质分别和同浓度同体积的盐酸反应，反应剧烈的金属对应的金属性强，故选；c．将形状、大小相同的这两种元素的单质分别和温度相同的热水作用，并滴入酚酞，反应剧烈且红色深的说明碱性强，对应金属的金属性强，可比较金属性，故选；d．比较这两种元素的氢化物的稳定性，可比较非金属性的强弱，故不选；(5)非金属性：S<Cl，则⑧⑨两种元素的简单阴离子还原性较强的是S2－，如Na2S＋Cl2===2NaCl＋S↓可说明。 答案：　(1)　(2)第4周期ⅠA族　(3)金刚石　(4)bc　(5)S2－　Na2S＋Cl2===2NaCl＋S↓ 学科网（北京）股份有限公司 $$