第七章碳族元素无机非金属材料学案导学.docx

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第七章碳族元素无机非金属材料学案导学

7．1碳族元素学案导学

学习目标：

1、碳族元素的名称、元素符号、在周期表中的位置。

2、碳族元素的原子结构特征、成键特点及其变化规律。

3、碳族元素的单质的基本知识。

4、碳族元素及其有关化合物的性质递变规律与同周期其它元素及化合物比较。

学习过程：

一、碳族元素名称和元素符号依次是___________、__________、

_________________、_______________、________________。

碳和硅的原子结构简图分别是_______________、______________。

根据碳、硅的原子序数以及元素周期表的结构可以推知另外三种碳族元素的原子序数分别为___________、___________、____________。

二、碳族元素的最高正价为_______、负价为_______、这是因为_________________________________，用R表示碳族元素、其氢化物的通式可写作________________，最高价氧化物的通式可写作_________________、最高价氧化物的水化物的通式为__________或_________________________。

三、碳元素常见的正化合价有_________和_________，其中__________等元素的_________价化合物比较稳定，而______元素的__________价化合物比较稳定。

四、碳族元素易形成共价键的原因是_______________________

_____________________________________。

五、本族元素中，碳是构成化合物最多的元素（主要是有机物），____________在地壳中的含量占第二位，它主要存在于_________和__________中，因而有人说“_________构成了有机界，________构成无机界。

”常见的原子晶体中，以碳族元素的单质和化合物为最多，如_____________________等，_________和_________的单质晶体是目前应用最广泛的半导体材料。

______________是人类认识和使用最早的金属之一，如青铜就是铜和该元素的合金。

六、硅是_______色、有_______光泽、__________而_______的_________体，常温下形成_______晶体，晶体硅的结构与________相似，因此在晶体硅中，每个硅原子都与________个相邻的硅原子分别形成_______对共用电子对，构成该原子为中心的型结构，键角是_____________。

硅的相对原子质量比碳大，但晶体硅的熔点却比金刚石低，其原因是____________________________。

七、硅的重要用途有：

高纯硅用于___________________；含硅_______________的钢有______________性，用于制造___________；含硅__________的钢有____________性，用于生产____________。

八、硅的化学性质：

常温下能与F2、HF、NaOH溶液等反应，写出这些反应的化学方程式：

_______________________________、

_____________________________、________________________。

常温下与Cl2、O2等的反应方程式为：

_______________________、_________________________________。

九、硅的制取：

工业上，硅在电炉里用碳还原二氧化硅得到的，反应的化学方程式为_________________________，这样得到的硅不纯净，称为“粗硅”，粗硅经提纯可得到高纯硅。

提纯的有关反应方程式为________________________________。

在实验室里，将细砂粉（SiO2）与镁粉混合加热，也可得到粗硅，反应的化学方程式为____________________________，这样得到的粗硅中往往含有过量的镁、氧化镁及硅化镁（Mg2Si）等，这些杂质可用盐酸除去，有关的化学方程_____________________________、______________________________、_______________________。

7．2硅和二氧化硅学案导学

学习目标：

1、使学生了解硅的结构特点、性质、用途、存在及制备方法。

2、使学生了解二氧化硅的存在、性质和用途。

3、培养学生对知识归纳、总结和探究的能力。

学习过程：

一、硅

1、分布与存在

自然界中没有__________的硅，只有___________的硅，分布在地壳的矿物和岩石中。

2、物理性质

单质硅有________________和_____________两种同素异形体，晶体硅是_____________色，有__________、__________的固体，熔沸点都很______________，是良好的________________材料。

3、化学性质

硅在常温下化学性质_________________，除________、_________、__________外，硅不与其他物质反应。

Si+F2—_____________，Si+HF——______________，

Si+NaOH+H2O—_____________________________；

在加热条件下硅能与一些非金属反应，如：

Si+O2——_______________________________。

4、用途：

半导体材料、集成电路、晶体管硅整流器、太阳能能电池。

硅钢：

含硅4%——导磁性（可做变压器铁芯）

含硅15%——耐酸性（可用来制造耐酸设备）

5、工业制法

粗硅：

用焦炭在电炉中还原二氧化硅：

C+SiO2——__________

思考：

（1）此反应是氧化反应吗？

_________________________；

（2）氧化剂是________，还原剂是___________，标出电子转移的方向和数目_________________________________________；

（3）由此反应能否得出还原性强弱C>Si？

_______________

（4）C被氧化后的产物是CO还是CO2？

_________________

二、二氧化硅

1、分布与存在

SiO2与其他矿物共同构成了岩石。

天然的二氧化硅也叫_______，石英的主要成分也是___________。

较为纯净的石英晶体就是我们常说的水晶。

2、物理性质

硬度______，熔沸点________，___________溶于水。

3、化学性质

二氧化硅的化学性质__________________。

二氧化硅属______氧化物，对应的水化物是________________________。

4、用途

二氧化硅可用来做_____________________。

石英可以做石英钟、石英表、耐高温的石英玻璃。

水晶可以用来制造电子工业的重要部件，光学仪器、眼镜片、工艺品等。

含有色杂质的石英（玛瑙）还可以用以制造精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品等。

三、硅酸及硅酸盐

1、硅酸化学式为_____________________________。

硅酸是一种白色粉末状固体，酸性比碳酸_____，它_____溶于水,_______使指示剂变色，硅酸____________稳定，受热分解可产生SiO2。

2、硅酸盐

（1）硅酸钠的化学式为_____________________。

其水溶液俗称为：

“______________”或“______________”，用途：

工业黏合剂。

（2）复杂硅酸盐种类繁多，结构复杂，常用氧化物形式表示，如：

硅酸钠：

NaSiO3Na2O.SiO2

高岭石：

Al2（Si2O5）（OH）4Al2O3.2SiO2.2H2O

书写规则：

先写____________，再写___________，最后写__________。

中间用“______________”隔开。

如果有多种金属元素，活泼金属在前，不活泼金属在后。

练习：

将下列硅酸盐矿物改写成氧化物的形式。

石棉：

CaMg3（SiO3）4___________________________；

正长石：

KAlSi3O3______________________________。

7.3无机非金属材料学案导学

学习目标：

1、使学生对无机非金属材料有大致印象。

了解水泥、玻璃、陶瓷的生产的简单原理。

2、使学生认识到化学在现代社会、现代科技中的重要作用。

3、使学生对新型无机非金属材料有大致印象。

学习过程：

一、传统的硅酸盐材料

传统硅酸盐材料一般以（主要成分为）、（主要成分为）、（主要成分为）和

（主要成分为）等原料生产的。

这些材料一般都含，由于硅氧结构的特殊性，所以硅酸盐材料一般具有______________、__________________、___________、、、等特点。

1、陶瓷

⑴瓷器是中华文明的象征。

在许多拉丁语系国家中，“瓷器”和“中国”都以“”这同一种字母拼音表示。

⑵我国素有“瓷都“之称的地方在哪里？

我国最为著名的陶器产地在什么地方？

有什么之称？

⑶列表分析陶瓷生产的原料、生产过程、反应条件、种类、性能。

主要原料

生产过程

反应条件

种类

性能

2、玻璃

（1）生产普通玻璃主要用料、反应条件、玻璃窑中发生的主要反应和主要成分:

主要用料

反应条件

玻璃窑中发生的主要反应

成分

（2）在装蒸馏水的试管中加入少量玻璃粉末，再滴入2滴酚酞，会有什么现象？

原因是什么？

3.水泥

⑴水泥主要原料：

，辅助原料，

⑵生产过程：

研磨成，高温煅烧得（主要成分是），再加石膏（主要成分是）研成粉末制得普通硅酸盐水泥。

⑶制普通硅酸盐水泥的主要原料、主要设备、反应条件、普通水泥的主要成分、主要性质

主要原料

主要设备

反应条件

普通水泥的主要成分

主要性质

⑷混凝土的主要成分是，大量用于。

二、新型无机非金属材料

1.新型陶瓷

⑴陶瓷在光、电、磁、化学和生物学方面有新的和，新型陶瓷在、、等高新技术领域得到广泛应用。

⑵硕果累累的陶瓷树

碳化硅又称为，其结构与金刚石相似，可做优质，可耐的高温，可做航天器的。

⑶写出工业上制取碳化硅的反应式

⑷比较碳和硅在成键和化学性质上的特点

⑸单质硅和碳化硅都具有与金刚石相似的结构，分析产生这些特殊性质的原因。

⑹氮化硅（Si3N4）的，大，化学性质，在高温时保持室温时的和，可用于制造、和等

⑺写出制取氮化硅（Si3N4）的反应式：

①；

②。

⑻氮化硅陶瓷硬度大，本身具有润滑性，耐磨损，抗腐蚀，抗氧化，能抵抗冷热冲击，可用来制造轴承、汽轮机叶片、永久性模具、机械密封环等机械构件，还可以用来制柴油机。

2.现代信息基础材科—单晶硅

⑴硅是目前半导体工业最重要的，制取纯度为95%～99%的硅的反应式为

。

⑵用纯度为95%～99%的硅再生产高纯度硅的反应式是

①，②。

3.金刚石、石墨和C60

⑴讨论金刚石和石墨在生产和生活中的应用，并说明是利用了它们哪些性质？