1.3.3元素周期表的应用（课件）—2024-2025学年高中化学鲁科版（2019）必修第二册

第一章 原子结构元素周期律 第三节 元素周期表的应用 1.3.2 研究同主族元素的性质 核心素养目标 宏观辨识与微观探析： 能从原子结构、元素在周期表中的位置等微观角度，理解硅及其化合物的性质，以及元素 “位 - 构 - 性” 的关系，进而宏观认识物质的性质和变化。 证据推理与模型认知： 依据元素周期表和元素周期律，通过比较、归纳等方法，建立预测元素及其化合物性质的思维模型，如利用同主族元素性质的递变规律，预测镓的性质，并能运用该模型解释相关化学现象，解决实际问题 重点 掌握硅及其化合物的性质； 理解元素 “位 - 构 - 性” 的关系，并能运用其预测元素及其化合物的性质； 认识元素周期表的分区和化合价规律； 难点 从原子结构和元素周期律的角度理解硅及其化合物性质的差异； 灵活运用元素 “位 - 构 - 性” 关系解决实际问题，如根据元素的部分信息推断其性质和在周期表中的位置 课前导入 课前导入 同学们，在科技飞速发展的今天，新材料不断涌现，其中硅材料扮演着至关重要的角色。 在 2023 年 5 月 23 日举行的第十六届国际太阳能光伏与智慧能源大会上，内蒙古自治区包头市被全球绿色能源理事会颁授 “世界绿色硅都” 称号。硅为何能获此殊荣？它究竟有哪些独特的性质和用途呢？而且，在元素周期表中，硅所在的位置又对其性质有着怎样的影响呢？带着这些疑问，让我们一起走进今天的化学课堂，深入探究 “预测元素及其化合物的性质”。 01 预测硅及其化合物的性质 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。 预测硅及其化合物的化学性质 　硅及其化合物的存在与应用 方法引导 可以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。 预测硅的性质及预测依据 →依据一：碳和硅都属于ⅣA族元素，按照同主族元素性质变化规律，硅和碳的最外层电子数都是4，都是非金属元素，硅的原子半径比碳的原子半径大， →预测一：得电子能力比碳弱，非金属性比碳弱。 →依据二：硅和磷都是第3周期元素，电子层数相同，硅的最外层电子数比磷少，原子半径比磷大， →预测二：得电子能力比磷弱，非金属性比磷弱。 硅单质的性质 ★物理性质：晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高 ★化学性质：硅在参与化学反应时，一般表现还原性。 ①与酸反应只与氢氟酸反应 Si+4HF=SiF4↑+2H2↑ ②与碱液反应 Si+H2O+NaOH=Na2SiO3+2H2↑ ③与非金属单质反应 Si+O2SiO2 Si+2Cl2SiCl4 Si+2F2SiF4 二氧化硅的性质 ★物理性质：熔、沸点高，不溶于水 ★化学性质：①与C反应 SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②与氢氟酸反应 SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O（用于刻蚀玻璃） ③与碱反应 SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O（盛碱液的试剂瓶要用橡胶塞） ④与盐反应 SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑ ⑤与碱性氧化物反应 SiO2＋CaOCaSiO3 硅酸的性质 ★物理性质：不溶于水的白色沉淀 ★化学性质： ①弱酸性 ： H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O ②不稳定，受热易分解： H2SiO3SiO2+H2O ③酸性弱于碳酸： 硅酸（H2SiO3）的酸性弱于碳酸，硅酸可以由硅酸钠（Na2SiO3）与盐 酸、硫酸等反应制得。 Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓ 硅酸盐的性质 ★化学性质： 与酸反应： 利用强酸制弱酸原理可以制硅酸 Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓ Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓ Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3↓ 硅及其化合物与非金属材料 硅与半导体材料　 半导体材料特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料。硅是常温下化学性质稳定的半导体材料，主要用于制造芯片和太阳能电池。自然界中没有游离态的硅。工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅；将粗硅提纯后，可以得到用作半导体材料的高纯硅。 　单质硅 硅及其化合物与非金属材料 二氧化硅与光导纤维　 二氧化硅广泛存在于自然界中，沙子、石英和水晶的主要成分都是二氧化硅。二氧化硅常被用来制造高性能的现代通信材料——光导纤维（简称“光纤”）。光纤通信克服了声音信号和图像信号在铜丝或铝丝媒介中传播损耗大的缺点，并节约了大量金属资源。光纤除了用于通信外，还用于能量传输、信息处理、遥测遥控和医疗器械（如光导纤维内窥镜）制造等方面。 水晶 硅酸盐与无机非金属材料　 硅酸盐是由硅元素、氧元素和金属元素组成的化合物的总称，在自然界分布极广。硅酸盐材料（如陶瓷、玻璃、水泥等）是无机非金属材料的主要分支之一，有着悠久的历史。陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料。玻璃的种类很多，除普通玻璃外还有铅玻璃、有色玻璃、钢化玻璃等。制造普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英。水泥是非常重要的建筑材料。普通水泥的主要成分是硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）等。随着信息科学、能源技术、航天技术、生物工程等现代科学技术的发展，一些具有特殊结构、特殊功能的新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、生物陶瓷和压电陶瓷等，相继被研制出来。 02 元素周期表的其他应用 元素周期表已成为化学家的得力工具，为研究物质结构、发现新元素、合成新物质、寻找新材料提供了许多有价值的指导。 分界线附近元素 过渡元素 ⅣB 族到ⅥB 族的过渡元素的单质 氟氯磷硫等元素 半导体材料 优良催化剂 耐高温、耐腐蚀的特种合金 研制农药 寻找 寻找 寻找 寻找 依据元素“位—构—性”关系推断 核外电子排布 电子层数、最外层电子数 周期序数、族序数 元素单质及其化合物的性质 ★由元素原子或离子的核外电子排布推断 推知 推知 推知 依据元素“位—构—性”关系推断 元素单质及化合物的性质 元素名称或符号 原子结构:电子层数和最外层电子数 元素在元素周期表中的位置 ★由元素单质或化合物的性质(特性)推断 推知 推知 推知 依据元素“位—构—性”关系推断 元素在元素周期表中的位置 周期序数、 族序数 原子结构:电子层数和最外层电子数 元素单质及其化合物的性质 ★由元素在元素周期表中的位置推断 推知 推知 推 知 元素“位-构-性”关系模型 原子结构 元素位置 元素性质 化合价 原子半径 原子得失电子能力 物质性质 物理性质 化学性质 核电荷数 核外电子排布 电子层数 最外层电子数 原子序数 周期 族 反映 决定 判断元素，推出位置 运用递变规律推出性质 反映 决定 决定 03 课堂小结 04 课堂练习 1.铊是超导材料的组成元素之一,铊在元素周期表中位于第6周期,与铝是同主族元素,元素符号是Tl。以下对铊的单质及其化合物的性质推断中,不正确的是(　　)。 A.铊是易导电的银白色金属 B.铊能生成+3价的离子 C.Tl3+的氧化性比Al3+强 D.氢氧化铊的碱性比氢氧化铝强 C 2.下列关于SiO2和CO2的说法不正确的是(　　)。 A.SiO2的沸点比CO2高 B.CO2与SiO2化学式虽然相似,但CO2与SiO2的物理性质有很大区别 C.CO2和SiO2均能和水反应生成相应的酸 D.CO2和SiO2均能与氢氧化钠溶液反应生成相应的盐和水 C 3.砷为第4周期ⅤA族元素,根据它在元素周期表中的位置推测,砷不可能具有的性质是(　　)。 A.砷在通常状况下是固体 B.可以有-3、+3、+5等多种化合价 C.As2O5对应水化物的酸性比H3PO4弱 D.砷的氧化性比磷强 D 4．下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是 A．陶瓷是以黏土和石灰石作为原料，经高温烧结而成的 B．因SiO2能导电，故SiO2可用来生产光导纤维 C．碳化硅可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料 D．瓷坩埚及石英坩埚能与氢氟酸接触，也能对苛性碱和碳酸钠进行熔融操作 C Thanks 好好学习天天向上 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$