第一章 第3节 第3课时 预测元素及其化合物的性质-【创新教程】2025-2026学年高中化学必修第二册五维课堂同步课件PPT（鲁科版）

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具有　酸性　氧化物的通性，能与碱、碱性氧化物等发生反应，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＋　2　F2===　SiF4　， Si＋　4　HF===　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＋O2eq \o(=====,\s\up17(△),\s\do15(　))　SiO2　。 (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＋CaOeq \o(=====,\s\up17(高温),\s\do15(　))　CaSiO3　。 ②弱氧化性：SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温),\s\do15(　))　Si(粗)＋2CO↑　。 ③特性：与氢氟酸(HF)反应 SiO2＋　4　HF===　SiF4↑＋2H2O　。 此反应常被用来刻蚀　玻璃　。 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．在生产生活中的应用 利用元素周期表寻找新材料。 将下面左右两侧对应内容连线： 硅及其化合物的特性 1．硅的特性 (1)一般情况下，非金属单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅熔、沸点高，硬度大；非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力。 (2)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si却能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (3)Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温),\s\do15(　))Si＋2CO↑。 (4)非金属单质跟碱液的作用一般非金属单质既作氧化剂又作还原剂，且无H2放出，但Si与碱液(如NaOH溶液)反应只作还原剂，且放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 2．硅的化合物的特性 (1)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接用它与水反应来制取H2SiO3。 (2)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的却很高。 (3)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (4)H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下Na2CO3＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(高温),\s\do15(　))Na2SiO3＋CO2↑也能发生，原因是CO2是低沸点、易挥发的气体，SiO2是高沸点、难挥发的固体。 (5)无机酸一般易溶于水，但H2SiO3却难溶于水。且易分解：H2SiO3eq \o(=====,\s\up17(△),\s\do15(　))SiO2＋H2O。 [典例示范] [典例1] 如图，已知：①单质E是一种半导体材料，可用于制造太阳能电池；②化合物F是不成盐氧化物；③化合物I是一种酸，它能够跟氧化物A发生反应，④2F2＋2H2O===4HF＋O2。据此，请回答下列问题： (1)化合物F为　________　。 (2)化合物I为　________　。 (3)反应③的化学方程式为________________________。 [解析]　由题干中信息①②并结合框图中的反应①可推知E和F分别为Si和CO。反就①为SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温),\s\do15(　))Si＋2CO↑，则氧化物A是SiO2，它能与氢氟酸反应，不与其他酸反应，由此可判断化合物I为HF，结构框图转化关系可推出C为H2O，D为F2，G为H2，H为O2。 [答案]　(1)CO　(2)HF　(3)2H2＋O2eq \o(=====,\s\up17(点燃),\s\do15(　))2H2O [知识总结]　硅及其化合物的特殊性 (1)硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅。 SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋2CO↑。 (2)非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然。 Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (3)一般情况下，活泼金属与酸发生置换反应生成氢气，非金属单质与非氧化性酸不反应，但硅例外。 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (4)一般情况下，酸性氧化物不与酸反应，但SiO2能与氢氟酸反应。 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (5)一般情况下，较强的酸与较弱的酸的盐溶液反应，制得较弱的酸，如Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)。但制玻璃时却发生了下列反应： Na2CO3＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(高温))Na2SiO3＋CO2↑。 (6)SiO2是熔点最高的非金属氧化物，H2SiO3是常温下呈固态的酸。 (7)硅酸钠叫泡花碱，但它是盐，水溶液俗称水玻璃，但它和玻璃的成分并不相同。 (8)硅与烧碱溶液反应的实质和铝与烧碱溶液反应的实质相似，其中的氧化剂都是水。 (9)硅具有“亲氟”性： Si＋2F2===SiF4　Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O [学以致用] 1．下列关于硅的说法中，错误的是(　　) A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度小，熔点低 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 解析：C　[硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属；硅原子与碳原子最外层电子数相同，晶体结构相似，但硅晶体比金刚石的硬度小，熔点低；硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下)，但能与氟气、氢氟酸和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅还能与氯气、氧气等非金属发生反应。] “预测元素性质”的基本方法 1．由原子序数确定元素位置的规律 只要记住了稀有气体元素的原子序数(He—2、Ne—10、Ar—18、Kr—36、Xe—54、Rn—86)，就可由主族元素的原子序数推出主族元素的位置。 (1)若比相应的稀有气体元素多1或2，则应处在下周期的ⅠA族或ⅡA族，如88号元素：88—86＝2，则应在第7周期ⅡA族； (2)若比相应的稀有气体元素少1～5时，则应处在同周期的ⅦA族～ⅢA族，如84号元素应在第6周期ⅥA族； (3)若预测新元素，可与未发现的稀有气体元素(118号)比较，按上述方法推测知：114号元素应为第7周期ⅣA族。 2．性质与位置互推问题是解题的关键 熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，主要包括： (1)元素的金属性、非金属性。 (2)气态氢化物的稳定性。 (3)最高价氧化物对应水化物的酸碱性。 (4)金属与H2O或酸反应的难易程度。 3．结构和性质的互推问题是解题的要素 (1)最外层电子数是决定元素原子的氧化性和还原性的主要原因。 (2)原子半径决定了元素单质的性质；离子半径决定了元素组成化合物的性质。 (3)同主族元素最外层电子数相同，性质相似。 [典例示范] [典例2]　锗(Ge)是第4周期ⅣA族元素，门捷列夫把它命名为类硅，处于周期表中金属区与非金属区的交界线上，用于制造晶体管及各种电子装置。主要的终端应用为光纤系统与红外线光学，也用于聚合反应的催化剂，电子用途与太阳能电力等。铜矿、铁矿、硫化矿以至岩石、泥土和泉水中都含有微量的锗。下列叙述正确的是(　　) A．锗是一种金属性很强的元素 B．锗的单质具有半导体的性能 C．锗化氢(GeH4)稳定性很强 D．锗酸(H4GeO4)是难溶于水的强酸 解析：B　[锗处于金属区与非金属区的交界线上，元素金属性和非金属性都较弱，反应中既不易得电子，也不易失去电子，常用于作半导体材料；锗化氢(GeH4)稳定性很弱；锗和硅处于同一主族，主族元素的非金属性从上到下逐渐减弱，则硅的非金属性大于锗，非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，所以锗酸酸性比硅酸弱，为弱酸，碳酸溶于水，硅酸不溶于水，推知锗酸(H4GeO4)应难溶于水，故D错误。] [学以致用] 2．科学家根据元素周期律和原子结构理论预测，原子序数为114的元素位于第7周期ⅣA族，称为类铅元素。下面关于它的原子结构和性质预测正确的是(　　) A．类铅元素原子的最外层电子数为6 B．其常见价态为＋4价、－4价 C．它的金属性比铅强 D．它的原子半径比铅小 答案：C　[根据同主族元素的相似性和递变规律可知，C项正确。] 　　 　元素“位—构—性”三者之间的关系 同一元素的“位置、结构、性质”之间的关系可表示如下： 应用“位置、结构、性质”三者之间的关系解答问题时要注意以下几个方面： 1．元素的原子结构与元素在周期表中位置的关系 结构→位置eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(原子序数＝质子数,周期数＝电子层数,族序数＝最外层电子数主族)) 2．原子结构与元素性质的关系 原子eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(核电荷数,电子层数))原子半径,最外层电子数)) eq \a\vs4\al(元素,性质) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(金属性失电子能力,非金属性得电子能力,化合价)) 3．元素性质与元素在周期表中位置的关系 位置 性质eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(同主族→\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(相似性：化学性质相似,\a\vs4\al(递变性：从上到下，得电子能力逐渐减弱，,失电子能力逐渐增强))),同周期→递变性：从左到右，失电子能力,逐渐减弱，得电子能力逐渐增强)) [典例示范] [典例3] 如图是元素周期表的一部分，关于元素X、Y、Z的叙述正确的是(　　) ①X的气态氢化物与Y的最高价氧化物对应的水化物能发生反应生成盐　②Y、Z的气态氢化物的水溶液的酸性：Y＜Z　③Z的单质在常温下是液体，可与铁粉反应　④Z的原子序数比Y大19　⑤Z所在的周期中含有32种元素 A．①②③④　　　　　　 B．①②③④⑤ C．只有③ D．只有①④ 解析：A　[根据元素周期表的结构，可知R为He，X为N，Y为S，Z为Br；2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4，氢硫酸的酸性小于氢溴酸；Br2在常温下是液体，能与铁粉反应；Br的原子序数为35，S的原子序数为16；Br处于第4周期，该周期包括18种元素。] [规律总结]　解答元素推断题时，要充分利用已知条件，先“化整为零，各个击破”，确定出具体的元素；再“化零为整，纵横比较”。比较元素的性质时，要注意位置。同一周期“看左右”递变，同一主族“看上下”递变。 [学以致用] 3．下表是周期表中的一部分，根据A～M在周期表中的位置，按要求回答下列问题(用相关的元素符号或分子式表示)： 　　族 周期　　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 1 A 2 B C D E 3 F G H I J K L (1)表中元素，只有负化合价而无正化合价的元素是 ________________________________________________________________________， 氧化性最强的单质是　________　，化学性质最不活泼的元素是　________　，金属性最强的单质与水反应的化学方程式是____________________________________________。 (2)最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是　________　，呈两性的是　________　。 (3)用G和H的单质与同浓度的盐酸反应，根据产生气体的快慢来比较G、H金属性的强弱，写出反应的化学方程式：__________________________________________， _________________________________________________。 (4)B最高价氧化物对应水化物的化学式为________________________________， I最高价氧化物对应水化物的化学式为__________________________________， 用化学方程式表示比较二者酸性强弱的方法：_______________ ___________________________________________________。 解析：根据元素周期表中的位置可知：A～L 12种元素分别为：H、C、N、F、Ne、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl。在这12种元素中，F是非金属性最强的元素，只有负价而无正价，其单质的氧化性最强，Ne是稀有气体元素，化学性质最不活泼；金属性最强的是Na。最高价氧化物对应水化物酸性最强的是HClO4，呈两性的是Al(OH)3。通过Mg、Al分别与等浓度的盐酸反应来比较Mg、Al金属性的强弱。H2CO3的酸性强于H2SiO3，可通过反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓证明。 答案：(1)F　F2　Ne　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ (2)HClO4　Al(OH)3 (3)Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ (4)H2CO3　H2SiO3　Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓ 1．下列说法正确的是(　　) A．SiO2既可以和NaOH溶液反应，也可以和HF溶液反应，所以SiO2是两性氧化物 B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶 C．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池 D．陶瓷的烧制不涉及化学变化 解析：B　[A.SiO2是酸性氧化物，与NaOH反应生成盐和水，而与HF反应生成物不是盐，为其特性，故A错误；B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸反应生成硅酸，硅酸是白色胶状物，故B正确；C.晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，石英是二氧化硅，不导电，故C错误；D.烧制陶瓷的主要原料是黏土，烧制陶瓷的过程中有新物质生成，属于化学变化，故D错误；答案选B。] 2．下列说法不正确的是(　　) A．水泥是建筑工业的基础材料，可用黏土、石灰石等原料来制得 B．二氧化硅常温下可与NaOH溶液反应 C．硅酸钠溶液中通入足量的CO2气体后，溶液中不会出现沉淀 D．利用晶体硅制作的太阳能电池可将太阳能直接转化为电能 解析：C　[A.生产水泥用到的原料是石灰石、黏土等，故A正确，不符合题意；B.二氧化硅是酸性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，故B正确，不符合题意；C.强酸制弱酸，盐酸的酸性强于硅酸，所以向硅酸钠溶液中滴加稀盐酸，生成溶于水的硅酸，所以溶液中会出现沉淀，故C错误，符合题意；D.硅是半导体材料，能把太阳能转化为电能，故D正确，不符合题意；故选C。] 3．如果发现了原子序数为114的元素，下列对它的叙述中正确的是(　　) ①位于第7周期　②非金属元素　③最外电子层有4个电子　④没有放射性　⑤属于IVA族元素　⑥属于锕系元素 A．①③⑤　　　　 B．②⑥ C．①③⑥ D．③④⑤ 解析：A　[①根据分析可知，该元素位于第7周期，故①正确；②同周期从上到下金属性增强，该元素为金属元素；②错误；③114号元素属于第IVA族元素，主族元素最外层电子数等于其主族序数，则该元素最外层有4个电子，故③正确；④第114号元素位于第7周期，第7周期元素都具有具有放射性，故④错误；⑤根据上述分析，该元素属于IVA族元素，故⑤正确；⑥89号至103号元素属于锕系元素，该元素不属于锕系元素，故⑥错误；正确的是①③⑤。答案选A。] 4．制取下列物质，无须利用二氧化硅的是(　　) A．玻璃 B．水泥 C．粗硅 D．光导纤维 解析：B　[A.制玻璃要用SiO2和Na2CO3、CaCO3反应生成Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的混合物，A项不选；B.水泥用硅酸盐， B项选；C.制粗硅的反应原理为SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温),\s\do15(　))Si＋2CO↑，C项不选；D.光导纤维的原料是二氧化硅，D项不选；答案选B。] 5．碱金属元素在科学研究和生产生活中有着广泛用途。 eq \x(\a\al(　3　Li,　锂,2s1,　6.941　)) (1)锂是最轻的金属，如果用锂做一架飞机，两个人就可以抬动。锂在元素周期表中的表示如图所示，填写以下空格： ①Li在元素周期表中的位置：　________　。 ②6.941的意义：____________________________________。 (2)光电管是利用碱金属铯受到光照射时能形成电流这一光电效应的性质制成的。 ①完成铯的原子结构示意图：铯： ②下列有关铯的说法正确的是　________　。 A．其单质在常温下与水反应不如钠剧烈 B．其原子半径比钾原子半径小 C．其氢氧化物的水溶液不能使氢氧化铝溶解 D．其碳酸盐易溶于水 解析：(1)Li原子序数为3，位于第2周期ⅠA族，图中6.941的意义是锂元素的相对原子质量。 (2)主族元素铯的L层应排8个电子，铯属于碱金属，最外层电子数为1，将所有电子数加和为55，所以核电荷数为55，由Na→K→Cs，原子序数依次增大，原子半径依次增大，失电子能力依次增强，所以铯与水反应比钠强烈，其氢氧化物的碱性强于NaOH、KOH，所以可使Al(OH)3溶解；Na2CO3、K2CO3都易溶于水，所以Cs2CO3易溶于水。 答案：(1)①第2周期第ⅠA族　②锂元素的相对原子质量　(2)① $