化学教案－硅 碳族元素
硅·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
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二氧化碳 |
二氧化硅 |
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结构 |
分子晶体190千卡/mol |
原子晶体88千卡/mol |
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色态 |
无色 |
白色 |
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物理 |
熔点 |
－57℃ |
1723℃ |
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性质 |
沸点 |
－79℃ 升华 |
2230℃ |
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硬度 |
0 |
8 |
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溶解性 |
微溶 |
难溶 |