硅·碳族元素

第一节 碳族元素 [1] <?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

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＋Ｏ 2＝ＣＯ2

Ｓ i＋Ｏ2＝ＳｉＯ2

２。硅和强碱反应

Ｓ i＋2ＮaＯＨ＋Ｈ2Ｏ＝Ｎa2ＳiＯ3＋２Ｈ2

３。碳和硅反应生成碳化硅Ｓ iＣ

ＳｉＣ是原子晶体，硬度大。

（三）纯硅的制取

Ｓ iＯ2＋２Ｃ＝Ｓi＋２ＣＯ2↑

粗硅

Ｓ i＋２Ｃl2＝ＳiＣl4　四氯化硅

Ｓ iＣl4＋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

Ｓ iＯ2＋ＣaＯ＝ＣaＳiＯ3

２。和碱反应

Ｓ iＯ2＋２ＮaＯＨ＝ＮaＳiＯ3＋Ｈ2Ｏ

３。和ＨＦ反应

Ｓ iＯ2＋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

Ｎ a2ＳiＯ3＋２ＨＣｌ＝Ｈ4ＳiＯ4↓＋２ＮaＣｌ

Ｈ 4ＳiＯ4＝Ｈ2ＳiＯ3＋Ｈ2Ｏ

弱酸，酸性小于碳酸

２。硅酸盐

Ｎ a2ＳiＯ3　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：Ｎ a2ＳiＯ3　（Ｎa2Ｏ·ＳiＯ2）

镁橄榄石：Ｍ g2ＳiＯ4（２ＭｇＯ·ＳiＯ2）

高岭石：Ａｌ 2（ＳｉＯ5）·（ＯＨ）4

（Ａｌ 2Ｏ3·２ＳｉＯ2·２Ｈ2Ｏ）

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　Ｃ aＣＯ3

粘土　Ａｌ 2Ｏ3·２ＳｉＯ2·２Ｈ2Ｏ

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·ＳｉＯ 2　２ＣａＯ·ＳｉＯ2　３ＣａＯ·Ａｌ2Ｏ3

２。玻璃

１〉普通玻璃的主要原料

纯碱（Ｎ a2ＣＯ3）石灰石（ＣaＣＯ3）

硅石（Ｓ iＯ2）

２〉主要反应

Ｎ a2ＣＯ3＋ＳiＯ2＝Ｎa2ＳiＯ3＋ＣＯ2↑

Ｃ aＣＯ3＋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

		二氧化碳	二氧化硅
结构		分子晶体 190千卡/mol	原子晶体 88千卡/mol
	色态	无色	白色
物理	熔点	－ 57℃	1723℃
性质	沸点	－ 79℃ 升华	2230℃
	硬度	0	8
	溶解性	微溶	难溶