硅·碳族元素

第一节 碳族元素

第二节 硅及其重要化合物 [2]

第三节 硅酸盐工业简述

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