碳族及其化合物教学设计.docx

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碳族及其化合物教学设计

专题二非金属及其化合物

----碳族及其化合物（5课时）

主备教师：

毕瑜琼

一、内容及其解析：

本节课要复习的内容是非金属及其化合物，其核心内容是碳、硅及其重要化合物的主要性质，非金属知识是无机化学中很重要的元素化合物知识。

其中氯气、硫、氮的氧化物是对生态环境的影响主要原因，其中一种非金属材料目前已广泛应用——硅，它们在工业生产、科学实验和日常生活中都有广泛的用途，与人类的生存和发展有密切的关系，既体现了密切联系实际的思想，又可巩固、复习前述章节中的氧化还原反应、离子反应、物质的量等内容。

氯、硫、氮的单质和化合物的性质也是高考的热点之一。

教学的重点是氯、硫、氮的单质等非金属及其重要化合物的主要性质，解决重点的关键是要掌握记住有关的知识及其反应。

二、高考定位：

1、考纲展示：

（1）了解碳、硅各种单质及其重要化合物的主要性质及应用。

（2）了解ⅣA族元素及递变性规律。

（3）了解氯、氮、硫、硅等非金属及其化合物的综合应用及其对生态环境的影响，能说明化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。

2、重要考点：

（1）以新材料、新技术为背景考查，C、Si及其重要化合物的性质及应用。

（2）以实验探究、框图推断题考查C、Si元素单质及其化合物知识的综合应用。

三、问题诊断与分析：

在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是学生不能准确地掌握碳、硅及其化合物的重要性质。

产生这一问题的原因是：

记忆的知识比较多学生不能记住，再是综合解题能力较弱，原来所学的知识点基础不牢固。

要解决这一问题就要在教学中知识的归纳，对原来学过的知识进一步复习、巩固，同时更注重基础的回顾，其中关键是让学生学会综合解题能力。

四、支持条件分析：

无

五、教学过程：

【重点知识梳理】

问题一、碳族元素及其化合物有哪些性质？

设计意图：

让学生构建知识网络

问题1、硅及其化合物有哪些性质？

（一）硅

1、存在：

自然界中仅有态存在，地壳里硅的含量居第位。

2、晶体结构：

晶体硅与金刚石结构相似：

属于晶体，该晶体中每个硅原子以键与个硅原子相连构成一个小正四面体，以此为单元向空间无限延伸构成空间网状结构。

由于，晶体硅的熔沸点或硬度均低于或小于金刚石。

3、物理性质：

颜色：

；硬度：

；熔沸点：

；导电性：

。

用途：

。

4、化学性质：

a.常温下（硅的化学性质不活泼，除F2、HF和强碱外，硅不与其他物质反应）

b.加热或高温下（写出Si与O2、Cl2反应的方程式）

5、工业制备：

（二）二氧化硅

1、二氧化硅的晶体结构

在SiO2晶体中一个Si原子跟四个O原子形成个共价键，即每1个Si原子周围结合个O原子，同时每个O原子跟个Si原子相结合。

二氧化硅晶体中Si原子与O原子以的比率组成立体网状结构的原子晶体。

晶体中1个Si原子与周围的4个O原子形成结构。

2、物理性质：

3、化学性质：

a.弱氧化性：

b.具有酸性氧化物的通性：

c.与酸反应：

SiO2+HF---

4、用途：

_______________________________________________

（三）、硅酸、原硅酸

1、硅酸（H2SiO3）、原硅酸（H4SiO4）的性质：

2、硅酸（H2SiO3）的制备：

（四）硅酸盐

1、硅酸钠水溶液叫水玻璃。

在空气中会变质，反应式为：

。

2、硅酸盐氧化物表示法：

金属氧化物·SiO2·H2O

硅酸钠（Na2SiO3）可表示为：

；正长石（KAlSi3O8）可表示为：

。

高岭石［Al2（Si2O5）（OH）4］可表示为：

；

3、硅酸盐的用途：

a.土壤保肥b.硅酸盐产品：

硅酸盐产品

主要原料

设备

反应原理

主要成分

特性

水泥

玻璃

陶瓷

不作要求

不作要求

问题2、碳及其化合物有哪些性质？

（一）、碳族元素

1、名称：

符号：

2、

位置

相同点

不同点

结构

性质

半径：

化合价：

金属性、非金属性：

3、相似性：

（1）氢化物

（2）氧化物（3）最高价氧化物对应水化物式为

4、递变性：

（2）密度依次：

（2）熔点、沸点：

（3）氢化物稳定性：

（3）最高价氧化物水化物酸性：

5、特殊性：

（1）各类单质形成的晶体：

（2）碳的化合物种类最多：

（3）有关价态：

通常+4价稳定，而Pb价稳定的，如：

CO，SnCl2等具有性，而PbO2具有较强的性，通常+2价有还原性，+4价有氧化性。

（二）、碳的单质及其氧化物

1、碳的同素异形体包括（原子晶体）（混合型晶体）（分子晶体）以及无定形碳等，同时分析其构型。

2、碳的化学性质

a.可燃性b.还原性

3、CO与CO2的性质：

C与CO以还原性为主，CO2有氧化性与酸性氧化物通性。

CO2

CO

电子式

＼

制法

工业：

实验室：

＼

氧化物类型

化学性质

问题二、如何在解题中应用这些知识点？

设计意图：

让学生掌握解题方法

【例1】下列物质：

①H3O+②晶体硅③金刚石④CH4⑤NH4+⑥CHCl3⑦NH3，其中晶

体或分子的空间结构均不属于正四面体的是（）

A.①③⑤B.②④⑥C.①⑥⑦D.①⑤⑦

【例2】下列说法正确的是（）

A．二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物

B．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸

C．二氧化碳通入水玻璃可能得到原硅酸

D．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强

【例3】不能用磨口玻璃瓶贮存的一组物质是（）

A．溴水氯水碘水B．氢溴酸盐酸氢硫酸

C．浓硫酸浓硝酸浓盐酸D．NaOH溶液Na2CO3溶液水玻璃

【例4】除去下列各粉末状混合物中的杂质（括号内物质），请选用下面提供的试剂和操作，将标号填入下表内。

供选择的试剂：

A盐酸、B烧碱溶液、C氧气、D水、E二氧化碳、F不用共他试剂。

供选择的操作：

①燃烧、②加热熔融、③高温灼烧、④过滤、⑤干馏、⑥结晶。

变式训练：

1、向下列物质的浓溶液中缓慢地通入过量CO2气体，整个过程中无明显现象的是（）

A．水玻璃B．苯酚钠C．漂白粉D．饱和碳酸钠E．氯化钙

2．（08全国Ⅱ卷）对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是（）

A．SiO2和CO2中Si和O，C和O之间都是共价键

B．C、Si、Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8

C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应

D．该族元素的主要化合价是－4和＋2

3．（20XX年北京卷）用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是（）

选项

操作及现象

溶液

A

通入CO2，溶液变浑浊。

再升温至65℃以上，溶液变澄清

C6H5ONa溶液

B

通入CO2，溶液变浑浊。

继续通CO2至过量，浑浊消失

Na2SiO3溶液

C

通入CO2，溶液变浑浊。

再加入品红溶液，红色褪去。

Ca（ClO）2溶液

D

通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊。

Ca（OH）2溶液

4、阅读下列材料，回答有关的问题：

锡、铅两种元素的主要化合价是+2价和+4价，其中+2价锡元素和+4价铅元素的化合物均为是不稳定的，+2价锡离子有强还原性，+4价铅元素的化合物有强氧化性。

例如：

Sn2+还原性比Fe2+还原性强。

PbO2的氧化性比Cl2氧化性强。

（1）写出上列反应的化学方程式

①氯气跟锡共热：

。

②氯气跟铅共热：

。

③二氧化铅跟浓盐酸共热：

。

（2）能说明Sn2+还原性比Fe2+还原性强的离子方程式是。

六、课堂小结：

（一）碳及其重要化合物的主要性质

SiO2Ca（HCO3）2CaCO3

SiCCCO2Na2CO3

SiO2COFeMgONaHCO3

（二）硫酸

七、目标检测：

1．（20XX年高考广东）下列说法正确的是（　A　）

A、硅材料广泛用于光纤通讯B、工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品

C、水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品；D、粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应

2、熔融烧碱应选用的器皿是（　C　）

A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚C.铁坩埚D.陶瓷坩埚

3．（20XX年高考上海卷）目前，关于二氧化碳是否为大气污染有不同的观点。

认为“二氧化碳不是大气污染物”的理由是（B）

①二氧化碳是重要的化工原料；②二氧化碳是植物光合作用的必需原料；③二氧化碳是无色、无味、无毒的气体；④除二氧化碳外，甲烷、一氧化二氮也是温室气体

（A）①②（B）②③（C）③④（D）①④

4．（20XX年高考海南）下列物质中，不含有硅酸盐的是（B）

（A）水玻璃（B）硅芯片（C）黏土（D）普通水泥

5．下列说法正确的是（D）

高温

A．CO2溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水，说明碳酸的酸性比硅酸强

B．高温时发生反应：

Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑，说明硅酸的酸性比碳酸强

C．碳酸比硅酸受热易分解，说明碳酸的酸性比硅酸强

D．将CO2通入Na2SiO3水溶液中有白色胶状沉淀析出，说明碳酸的酸性比硅酸强

6．某溶液中含有NO3-、SiO32-、AlO2-、S2-等四种离子，若向其中加入过量的盐酸溶液，微热并搅拌，再加入过量NaOH溶液，溶液中大量减少的阴离子是（D）

A．SiO32-、NO3-B．SiO32-、S2-C．AlO2-、NO3-D．S2-、NO3-

八、配餐作业：

A组题

1．（20XX年高考理综上海卷）合理利用二氧化碳，可以提请生活质量，促进工业发展。

（1）在常压下，－78℃时，二氧化碳气体凝结成固态二氧化碳，俗称干冰。

某学生买回一盒冰淇淋月饼，盒里有很多作为致冷剂的碎干冰。

下列关于干冰处理的正确做法是（B）

（A）将干冰放入冰箱（B）让干冰在通风处自然升华

（C）直接将干冰倒入下水道（D）用手取干冰扔入废物箱

2．下列各组酸的强弱比较中，正确的是（A）

A.H3PO4＞H2CO3＞H2SiO3B.H2CO3＞H2SiO3＞H3PO4

C.H2SiO3＞H3PO4＞H2CO3D.H2SiO3＞H2CO3＞H3PO4

3．下列化学方程式中，正确的是（D）

A.Na2CO3＋H2SiO3＝Na2SiO3＋CO2↑＋H2O

B.C＋SiO2

CO2↑＋Si

C.SiO2＋Na2CO3

Na2SiO3＋CO2↑

D.CO＋CuO

Cu＋CO2↑

4．下列离子方程式正确的是（B）

A.向石灰石中加稀硫酸CaCO3＋2H+＝Ca2+＋H2O＋CO2↑

B.向澄清石灰水中通入过量二氧化碳Ca（OH）2＋2CO2＝Ca2+＋2

C.氯化氢通过饱和小苏打溶液

＋H+＝H2O＋CO2↑

D.向碳酸氢钙溶液中加足量烧碱溶液Ca2+＋

＋OH-＝CaCO3↓＋H2O

5．只用一种试剂就能将Na2SiO3、Na2CO3、MgCl2、Ba（HCO3）2四种无色

溶液区别开来，这种试剂是（D）

A.氢氧化钠溶液B.澄清石灰水

C.2mol/L盐酸D.2mol/L硫酸

B组题

1.下列离子方程式的书写正确的是…………..…………………..………….…..（D）

A．实验室用大理石和稀盐酸制取CO2：

2H++CO32-＝CO2↑+H2O

B．铁和稀硝酸反应：

Fe+2H+＝H2↑+Fe2+

C．向AlCl3溶液中加入过量的NaOH溶液：

Al3++3OH-＝Al（OH）3↓

D．NaHCO3溶液与NaOH溶液反应：

OH-+HCO3-＝CO32-+H2O

2.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（D）

A．CO2→H2CO3B．SiO2→Na2SiO3C．Na2O2→Na2CO3D．SiO2→H2SiO3

3．在NaHCO3溶液中，下列关系式中正确的是（C）

A．c（Na＋）＞c（HCO3－）＞c（CO32－）＞c（OH－）＞c（H＋）B．c（Na＋）＝c（HCO3－）＋c（CO32－）\

C．c（Na＋）＋c（H＋）＝c（HCO3－）＋2c（CO32－）＋c（OH－）D．c（H＋）＝2c（CO32－）＋c（OH－）

4.下列各组中的离子，能在溶液中大量共存的是（A）

A．K＋、Mg2+、NO3－、Cl－　　　　B．Ba2＋、H＋、HCO3－、Cl-

C．Mg2＋、Ba2＋、OH－、HCO3－　　　D．H＋、K＋、CO32－、SO42－

5．除去下列物质中的杂质（括号内为杂质）。

写出所加试剂或方法，并写出相关反应的化学方程式

物质

试剂（或方法）

化学方程式

CO（CO2）

CO2（CO）

Fe2O3（SiO2）

答案：

物质

试剂（或方法）

化学方程式

CO（CO2）

NaOH溶液

△

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

CO2（CO）

灼热的氧化铜

CO+CuO＝Cu+CO2

Fe2O3（SiO2）

NaOH溶液，过滤

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

5、要除去下列物质中的少量杂质，按要求填写空白

（1）Na2CO3固体中的NaHCO3，方法是___________,反应方程式是_______________;

（2）NaHCO3溶液中的Na2CO3，方法是__________,反应方程式是________________;

（3）NaCl溶液中Na2CO3，方法是____________,反应方程式是_________________;

△

（4）NaOH溶液中的Na2CO3，方法是_________,反应方程式是_________________.

答案：

（1）加热，2NaHCO3＝Na2CO3+CO2↑+H2O

（2）通入CO2气体，CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3

（3）加入过量的盐酸，Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O

（4）加入适量的Ca（OH）2溶液,过滤,Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH

C组题

1．某高熔点物质A属于原子晶体，它与纯碱熔融生成B，并放出气体C，C与B水溶液反应又生成纯碱和化合物D，D不稳定在干燥空气中会失水变成E，加热E又进一步失水变成A.

（1）写出它们的化学式：

A、B、C、D

（2）写出下列变化的化学方程式：

+纯碱

AB：

；

B+CD：

；

DE：

；

EA：

.

答案：

（1）SiO2、Na2SiO3、CO2、H4SiO4、H2SiO3

高温

△

（2）SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑Na2SiO3+CO2+2H2OH4SiO4↓+Na2CO3

H4SiO4H2SiO3+H2OH2SiO3H2O+SiO2

2.有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同学设计如下实验，通过测量反应前后C、D装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。

弹簧夹

⑴加热前通入空气的目的是_______________________________________________，操作方法为______________________________________________。

⑵装置A、C、D中盛放的试剂分别为A___________，C__________，D__________。

⑶若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl含量将__________（填“偏高”、“偏低”或“无影响”，下同）；若B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则测定结果中测定结果中NaHCO3的含量将___________；若撤去E装置，则测得Na2CO3·10H2O的含量__________。

⑷若样品质量为wg，反应后C、D增加的质量分别为m1g、m2g，由此可知混合物中NaHCO3质量分数为_____________________（用含w、m1、m2的代数式表示）

答案：

⑴赶跑装置中的CO2和H2O；打开a，关闭b，慢慢通入空气。

⑵碱石灰，无水CaCl2，碱石灰

⑶偏低，无影响，偏低⑷42m2/11w

3、为了验证木炭可被浓H2SO4氧化成CO2，选用下图所示仪器（内含物质）组装成实验装置：

F

（1）如按气流由左向右流向，连接上述装置的正确顺序是（填各接口字母）：

接，接，接；

（2）仪器乙、丙应有怎样的实验现象才表明已检验出CO2?

乙中____，丙中______；

（3）丁中酸性KMnO4溶液的作用是；

（4）写出甲中反应的化学方程式。

答案：

（1）AF，EC，DB

（2）乙中出现白色沉淀，丙中品红未褪色（3）除去SO2

（4）C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O

九、教学反思