2020-2021學(xué)年第3節(jié) 元素周期表的應(yīng)用第3課時學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

課時3　預(yù)測元素及其化合物的性質(zhì) 課標解讀內(nèi)容要求學(xué)業(yè)要求1.能夠利用同主族元素性質(zhì)的特點來預(yù)測未知元素的性質(zhì)。2.體會元素周期律、元素周期表在指導(dǎo)生產(chǎn)實踐中的意義,并初步學(xué)會運用元素周期表解決相關(guān)問題。1.結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)和實驗事實認識原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)呈周期性變化的規(guī)律,運用“位—構(gòu)—性”的關(guān)系解釋或推測物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與變化。2.結(jié)合有關(guān)資料說明元素周期表和元素周期律對探究新元素、尋找各種新型材料的指導(dǎo)作用。學(xué)習(xí)任務(wù)一　根據(jù)同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律預(yù)測硅的性質(zhì)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.元素性質(zhì)的推斷依據(jù)元素的性質(zhì)通常包括元素①　化合價　、原子②　半徑　、元素原子的③　得失電子能力　等,可以根據(jù)元素原子④　結(jié)構(gòu)　的特點和元素在周期表中的⑤　位置　認識元素的性質(zhì)。 2.預(yù)測硅的性質(zhì)(1)硅元素的原子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)分析原子結(jié)構(gòu)示意圖最高正價最低負價元素類別得電子能力⑥ ⑦　+4　 ⑧　-4　 ⑨　非金屬　元素　　較⑩　弱　 (2)硅及其化合物的性質(zhì)預(yù)測硅及其化合物的化學(xué)式　　物質(zhì)類別化學(xué)性質(zhì)預(yù)測預(yù)測依據(jù)Si　非金屬　單質(zhì)　　　具有　還原性　,化學(xué)性質(zhì)不活潑,但是在一定條件下能與　氧氣　等發(fā)生化學(xué)反應(yīng) Si與　C　同主族,其具有還原性 SiO2　酸性　氧化物　　具有　酸性　氧化物的性質(zhì),能與　堿、堿性氧化物　反應(yīng) Si與C同主族,且　CO2　具有酸性氧化物的性質(zhì) 具有　氧化性　 Si元素為　+4　價 H2SiO3　酸　具有酸的性質(zhì),能與　堿　反應(yīng),但酸性較弱,弱于　碳酸、磷酸　等 Si與C同主族,且非金屬性:　Si<C　　　3.化學(xué)性質(zhì)驗證(1)硅a.硅的位置和存在在元素周期表中的位置第3周期　ⅣA　族元素在自然界中的存在形式只有　化合　態(tài) 物理性質(zhì)晶體硅為灰黑色固體,有金屬光澤、硬度大、熔點高用途晶體硅用作　半導(dǎo)體　材料、硅芯片和硅太陽能電池　　b.化學(xué)性質(zhì)(2)二氧化硅物質(zhì)二氧化硅化學(xué)式SiO2物理性質(zhì)熔、沸點高,　不　溶于水化學(xué)性質(zhì)與水不反應(yīng)與C反應(yīng)SiO2+2C Si+2CO↑與氫氟酸反應(yīng)SiO2+4HF SiF4↑+2H2O該反應(yīng)曾用于刻蝕　玻璃　與堿(NaOH)反應(yīng)　　SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O　盛堿液的試劑瓶要用　橡膠塞　化學(xué)性質(zhì)與鹽(Na2CO3、CaCO3)反應(yīng)　　　　　　　　SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑　　SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑　　與堿性氧化物(CaO)反應(yīng) 　　SiO2+CaO CaSiO3　主要用途可用來制造　光導(dǎo)纖維　,制光學(xué)儀器、電子部件,水晶可制作飾品　　(3)硅酸(H2SiO3)(4)硅酸鹽與無機非金屬材料①硅酸鹽:由硅元素、氧元素和金屬元素組成的化合物的總稱。②傳統(tǒng)的無機非金屬材料之一——硅酸鹽材料普通水泥普通玻璃陶瓷主要原料石灰石、黏土、石膏　純堿　、石灰石、石英　　　　　　　黏土、長石、石英主要成分　硅酸三鈣　 (3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)等Na2SiO3、CaSiO3、SiO2復(fù)雜的混合物判斷下列說法的正誤(正確的畫“√”,錯誤的畫“?”)。1.因為硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,所以在自然界中有游離態(tài)的硅存在(?)2.硅單質(zhì)不與任何酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(?)3.SiO2是酸性氧化物,所以SiO2能與H2O反應(yīng)生成硅酸(?)4.因為SiO2能導(dǎo)電,所以SiO2能用于制造光導(dǎo)纖維(?)5.太陽能電池可以采用硅材料制作(√)1.由H2SiO3的酸性比H2CO3弱可知,非金屬性硅比碳弱,你還能用什么方式進行證明?答案　可以用氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性進行驗證,四氫化硅的穩(wěn)定性不如甲烷的穩(wěn)定性強。2.已知C、Si、P三種元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖:C、Si 、P,分析、比較,并回答相關(guān)問題。(1)寫出Si元素在元素周期表中的位置。(2)Si元素的最高正化合價和最低負化合價分別為多少?(3)分析、比較硅元素與碳、磷兩種元素原子的得電子能力,并說明理由。答案　(1)第3周期ⅣA族(2)+4、-4(3)與同周期磷元素的原子相比,硅元素原子的核電荷數(shù)較小,原子半徑較大,原子核對最外層電子的吸引作用較弱,因此硅元素原子的得電子能力較弱;與同主族碳元素的原子相比,二者最外層電子數(shù)相同,硅原子半徑較大,原子核對最外層電子的吸引作用較弱,因此硅元素原子的得電子能力較弱。3.二氧化碳和二氧化硅是同主族元素形成的兩種氧化物,試分析下列問題:(1)將少量CO2通入Na2SiO3溶液會生成白色沉淀,寫出相關(guān)的化學(xué)方程式,并比較碳酸和硅酸的酸性強弱。(2)根據(jù)反應(yīng)SiO2+Na2CO3 CO2↑+Na2SiO3,能判斷硅酸的酸性比碳酸強嗎?為什么?答案　(1)化學(xué)方程式為H2O+CO2+Na2SiO3 Na2CO3+H2SiO3↓,說明硅酸的酸性比碳酸弱。(2)不能。“強酸制弱酸”一般用于水溶液中的復(fù)分解反應(yīng)。題中反應(yīng)由SiO2生成CO2是在高溫下進行的,不是在水溶液中進行的。4.石英的主要成分是SiO2,試回答下列問題。(1)用適量NaOH溶液溶解石英,則溶解過程中石英主要發(fā)生了什么反應(yīng)?(2)過濾,向濾液中加入鹽酸,至沉淀不再產(chǎn)生,此過程中發(fā)生了什么反應(yīng)?(3)微熱,濃縮硅酸溶液,加熱蒸干溶液,并使固體完全分解,中間發(fā)生了什么變化?答案　(1)石英主要成分是酸性氧化物SiO2,與堿反應(yīng)生成鹽和水:2NaOH+SiO2 Na2SiO3+H2O(2)過濾,除去石英中的雜質(zhì),得到的濾液的溶質(zhì)主要為Na2SiO3,硅酸是弱酸,Na2SiO3與鹽酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng):Na2SiO3+2HCl 2NaCl+H2SiO3↓。(3)微熱,濃縮H2SiO3(aq),加熱蒸干溶液,并使固體完全分解,發(fā)生反應(yīng):H2SiO3 H2O+SiO2。5.硅是無機非金屬材料的主角,硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%。(1)SiO2是玻璃的成分之一。工藝師常用氫氟酸來刻蝕玻璃,為什么?(2)實驗室中盛放氫氧化鈉溶液的試劑瓶用橡膠塞而不用玻璃塞,為什么?(3)根據(jù)題(2)思考瑪瑙飾品在佩戴時的注意事項。答案　(1)氫氟酸能夠與SiO2反應(yīng)。(2)玻璃的主要成分之一是SiO2,其與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉,因此實驗室中盛放氫氧化鈉溶液的試劑瓶用橡膠塞而不用玻璃塞。(3)由于二氧化硅與堿發(fā)生反應(yīng),在佩戴過程中應(yīng)盡量減少與堿或者堿性物質(zhì)的接觸。1.硅的特性(1)一般情況下,非金屬單質(zhì)熔、沸點低,硬度小,但晶體硅熔、沸點高,硬度大;非金屬單質(zhì)一般不導(dǎo)電,但Si為半導(dǎo)體材料,有一定的導(dǎo)電能力。(2)非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸反應(yīng),但Si卻能與氫氟酸反應(yīng):Si+4HF SiF4↑+2H2↑。(3)Si的還原性大于C,但C卻能在高溫下還原出Si:SiO2+2C Si+2CO↑。(4)一般非金屬單質(zhì)跟堿液的反應(yīng)中,非金屬單質(zhì)既作氧化劑又作還原劑,且無H2放出,但Si與堿液(如NaOH溶液)反應(yīng)只作還原劑,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,但它與水不反應(yīng),不能直接用它與水反應(yīng)來制取H2SiO3。(2)非金屬氧化物的熔、沸點一般較低,但SiO2的卻很高。(3)酸性氧化物一般不與酸作用,但SiO2能跟氫氟酸作用:SiO2+4HF SiF4↑+2H2O。(4)H2CO3的酸性強于H2SiO3,所以有Na2SiO3+CO2(少量)+H2O H2SiO3↓+Na2CO3,但Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑也能發(fā)生,原因是CO2是低沸點、易揮發(fā)的氣體,SiO2是高沸點、難揮發(fā)的固體。(5)無機酸一般易溶于水,但H2SiO3卻難溶于水,且易分解:H2SiO3 SiO2+H2O。1.光導(dǎo)纖維是一種比頭發(fā)絲還細的玻璃纖維絲,其主要成分為二氧化硅,下列有關(guān)二氧化硅表述正確的是(　　)A.二氧化硅不是制造太陽能電池的材料B.二氧化硅是酸性氧化物,不與任何酸發(fā)生反應(yīng)C.二氧化硅可以與水反應(yīng)生成硅酸D.二氧化硅既能與氫氟酸反應(yīng),又能與NaOH溶液反應(yīng),故二氧化硅是兩性氧化物答案　A　A項,太陽能電池板的主要材料是硅單質(zhì),正確;B項,二氧化硅是酸性氧化物,但可與氫氟酸反應(yīng)生成SiF4氣體和H2O,錯誤;C項,SiO2不溶于水,也不能與水發(fā)生反應(yīng),錯誤;D項,SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2SiO3和H2O,但與氫氟酸反應(yīng)生成SiF4氣體和H2O,不生成鹽,故SiO2不是兩性氧化物,錯誤。2.下列有關(guān)說法中正確的是(　　)A.硅是非金屬單質(zhì),與任何酸都不發(fā)生反應(yīng)B.SiO2溶于水生成硅酸,其水溶液顯酸性C.硅的性質(zhì)很穩(wěn)定,但在自然界中不存在游離態(tài)D.二氧化硅是酸性氧化物,可以與堿反應(yīng),但是不能與酸反應(yīng)答案　C　硅在常溫下可以與氫氟酸反應(yīng),A項錯誤;SiO2不溶于水,也不能與水反應(yīng),B項錯誤;自然界中沒有游離態(tài)的硅,C項正確;SiO2是酸性氧化物,但是可以與氫氟酸反應(yīng),D項錯誤。3.碳和硅均為ⅣA族的元素,二者性質(zhì)既有一定的相似性又有一定的遞變性。下列關(guān)于SiO2和CO2的說法中,正確的是　(　　)A.CO2與SiO2都能跟H2O反應(yīng)生成相應(yīng)的酸B.SiO2與CO2都不能與酸反應(yīng)C.SiO2與CO2都能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)D.水晶的主要成分是SiC答案　C　A項,CO2與水反應(yīng),SiO2不與水反應(yīng),也不溶于水;B項,SiO2能與氫氟酸反應(yīng),但CO2不與酸反應(yīng);C項,SiO2、CO2均能與NaOH溶液反應(yīng):SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH Na2CO3+H2O;D項,水晶的主要成分是SiO2,SiC俗稱金剛砂。4.能證明碳酸比硅酸酸性強的實驗事實是(　　)A.CO2是氣體,SiO2是固體B.高溫下能發(fā)生反應(yīng):Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑C.CO2溶于水,而SiO2卻不溶于水D.CO2通入Na2SiO3溶液中有膠狀沉淀生成答案　D　酸性強弱與這種酸的酸酐所處的狀態(tài)無關(guān),所以A項不正確;B項反應(yīng)在高溫下發(fā)生,利用了CO2的沸點低的性質(zhì),B項不正確;C項是它們的物理性質(zhì),C項不正確;D項“強酸制弱酸”能夠證明兩者的酸性強弱,D項正確。學(xué)習(xí)任務(wù)二　元素周期表的應(yīng)用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.利用元素周期表尋找新材料(1)在金屬元素和非金屬元素的交界處尋找①　半導(dǎo)體材料　。 (2)在過渡元素中尋找優(yōu)良的②　催化劑　。 (3)在ⅣB到ⅥB族的過渡元素中尋找③　耐高溫　、④　耐腐蝕　的材料,用以制造火箭、導(dǎo)彈、宇宙飛船等。 (4)尋找合適的⑤　超導(dǎo)　材料、⑥　磁性　材料等。 2.科學(xué)預(yù)測根據(jù)元素在周期表中的位置,推測元素的原子結(jié)構(gòu),預(yù)測其主要性質(zhì),為研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、發(fā)現(xiàn)新元素、合成新物質(zhì)等提供許多有價值的指導(dǎo)。判斷下列說法的正誤(正確的畫“√”,錯誤的畫“?”)。1.在元素周期表的過渡元素中可以尋找耐高溫、耐腐蝕材料　(√)2.人們使用最早的半導(dǎo)體材料為硅(?)3.半導(dǎo)體材料可以在周期表中的金屬元素區(qū)域?qū)ふ?/span>(?)4.根據(jù)有關(guān)知識預(yù)測氫氧化鐳是強堿(√)1.根據(jù)元素在周期表中的位置,推斷下列物質(zhì)的性質(zhì):(1)已知S和Se同主族,試比較H2SO4和H2SeO4的酸性強弱。(2)根據(jù)元素周期律推斷Ba(OH)2和Ca(OH)2的堿性強弱。答案　(1)因為S、Se同主族,主族元素自上而下,元素的非金屬性減弱,其最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸性減弱,故酸性:H2SO4>H2SeO4。(2)在元素周期表中,Ba和Ca位于同一主族,且Ba位于Ca的下方,故堿性:Ca(OH)2<Ba(OH)2。2.2016年IUPAC命名117號元素為Ts,Ts的原子最外層電子數(shù)是7,則該元素在周期表中的哪個位置?與我們較為熟悉的碘元素相比,其非金屬性更強還是更弱?與HI相比,HTs的穩(wěn)定性更強還是更弱?答案　Ts是第7周期ⅦA族元素;同主族元素從上到下非金屬性依次減弱,所以Ts的非金屬性比I弱;同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱,氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性減弱,所以HTs的穩(wěn)定性比HI更弱。3.鎵是“類鋁”元素。鎵的原子序數(shù)為31,是ⅢA族元素。鎵的熔點為29.78 ℃,沸點高達2 403 ℃。鎵有過冷現(xiàn)象(即冷至熔點下不凝固),它可過冷到-120 ℃。由此判斷下列有關(guān)鎵的性質(zhì)及其用途敘述不正確的是什么?①鎵是制造高溫溫度計的上佳材料②鎵能溶于強酸和強堿的溶液中③鎵與鋅、錫、銦等金屬制成的合金,可用在自動救火的水龍頭中④近年來鎵成為電子工業(yè)的新寵,其主要用途是制造半導(dǎo)體材料,被譽為“半導(dǎo)體家族的新成員”,這是利用了鎵的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間的性質(zhì)答案　④。鎵的熔點為29.78 ℃,沸點高達2 403 ℃;鎵有過冷現(xiàn)象(即冷至熔點下不凝固),它可過冷到-120 ℃,因此①③正確。鋁能溶于強酸和強堿的溶液中,鎵是“類鋁”元素,所以鎵能溶于強酸和強堿溶液中,②正確。鎵是電的良導(dǎo)體而不是半導(dǎo)體,④不正確。元素“位、構(gòu)、性”的關(guān)系1.元素的原子結(jié)構(gòu)與元素在周期表中位置的關(guān)系2.原子結(jié)構(gòu)與主族元素性質(zhì)的關(guān)系3.主族元素性質(zhì)與元素在周期表中位置的關(guān)系1.關(guān)于元素周期表,下列敘述中不正確的是(　　)A.在金屬元素與非金屬元素的分界線附近可以尋找制備半導(dǎo)體材料的元素B.在過渡元素中可以尋找制備催化劑及耐高溫、耐腐蝕的元素C.在非金屬元素區(qū)域可以尋找制備新型農(nóng)藥的元素D.地球上元素的含量分布和它們在元素周期表中的位置有密切關(guān)系答案　D　地球上元素的含量分布與其在周期表中的位置無關(guān)。2.(2020山東日照高一月考)鍺(Ge)是第4周期ⅣA族元素,門捷列夫把它命名為“類硅”。下列敘述正確的是(　　)A.鍺是一種金屬性很強的元素B.鍺的單質(zhì)具有半導(dǎo)體的性質(zhì)C.氫化鍺(GeH4)穩(wěn)定性很強D.鍺酸(H4GeO4)是難溶于水的強酸答案　B　鍺處于金屬區(qū)與非金屬區(qū)的分界線附近,元素金屬性和非金屬性都較弱,反應(yīng)中既不易得電子,也不易失去電子,常用作半導(dǎo)體材料;氫化鍺(GeH4)穩(wěn)定性很弱;鍺和硅處于同一主族,主族元素的非金屬性從上到下逐漸減弱,則硅的非金屬性大于鍺,非金屬性越強,對應(yīng)的最高價氧化物的水化物的酸性越強,所以鍺酸酸性比硅酸弱,為弱酸,碳酸溶于水,硅酸難溶于水,推知鍺酸(H4GeO4)應(yīng)難溶于水。3.科學(xué)家根據(jù)元素周期律和原子結(jié)構(gòu)理論預(yù)測,原子序數(shù)為114的元素位于第7周期ⅣA族,稱為類鉛元素。下面關(guān)于它的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)預(yù)測正確的是(　　)A.類鉛元素原子的最外層電子數(shù)為6B.其常見價態(tài)為+4、-4C.它的金屬性比鉛強D.它的原子半徑比鉛小答案　C　114號元素位于第7周期ⅣA族,因此其最外層電子數(shù)為4,故A項錯誤;鉛元素沒有負化合價,故B項錯誤;因同主族元素從上到下,金屬性逐漸增強,原子半徑逐漸增大,故114號類鉛元素是一種典型的金屬元素,且其金屬性比鉛強,原子半徑比鉛大,故C項正確,D項錯誤。4.鐳是元素周期表中第7周期ⅡA族元素,關(guān)于其敘述不正確的是(　　)A.鐳的金屬性比鈣弱B.單質(zhì)能與水反應(yīng)生成H2C.鐳在化合物中呈+2價D.碳酸鐳難溶于水答案　A　鐳與鈣均為ⅡA族元素,且原子序數(shù):鐳>鈣,故金屬性:鐳>鈣。

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