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