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1、山东铝业职业学院授课班级11连读一班11连读二班授课日期2012-5-102012-5-8授课节次9、109、10课程：化学课次：26 课型：面授 第 三 章第 四 节课题：碳族元素，硅 教学目的：掌握碳族元素的相似性和化学性质递变规律 了解硅和硅的性质重点、难点:教法设计: 启发、诱导、阅读、讨论、练习、探究教具（挂图）使用：作业布置:课后小节:备课内谷【复习】 氮族元素包含哪几种元素? N2分子的是靠什么化学键结合的，连个N原子之间有几个 共用电子对？ 氮氧化合物一共有几种？ 氨气有什么主要的化学性质？铵盐又有什么性质 ？ 硝酸有哪些特殊的性质？第四节 第一次课：碳族元素、硅【引入】卤族元
2、素位于元素周期表中的 VIIA族，氧族元素位于 第VIA族，氮族元素位于第VA族，那么第IV族我们叫做什么元素？（碳族元素）那么碳族元素包含哪几种元素？【板书】碳C,硅Si，错Ge,锡Sn，铅Pb碳族元素非金属性向金属性递变的趋势更加明显，其中至金属 元素的完整过渡族。其中C、Si是非金属元素，Ge我们叫做类金属， Sn、Pb是典型金属元素。【小知识】【板书】第三节硅我们先画出碳族元素的结构示意图【板书】IVA族核电荷数原子结构示意图碳C6(+6)2,4硅Si14(+14)2,8,4锗Ge32(+32)2,8,18,4锡Sn50(+50)2,8,18,18,4铅Pb82(+82)2,8,18,
3、32,18,4根据原子结构，我们分析一下元素化学性质的相似性和递变规律【板书】相似性 最外层有4个电子，在化学反应中既不易得到电子，也不 易失去电子，多数元素既表现金属性，又表现非金属性，易形成共价 化合物。 最外层都有4个电子，化合价主要有+4和+2 （如C的氧 化物有CO和C02），负化合价为-4价（Ge、Sn、Pb 一般不显负价）主要正价都是+2、+4价，但是稳定价态对于 C、Si、Ge、Sn 是+4价，Pb是+2价。 最高价氧化物均为RO2，最高价氧化物对应的水化物通式 为H2RO3 （某酸）或H4RO4 （原某酸）或 R（OH）4。【小知识】为什么有三种形式？其中对于C,只有H2CO
4、3（碳酸）一种形式，对于Si，有H2SQ3 （硅酸、偏硅酸）、H4SQ4 （原硅酸、正硅酸）、Si（OH）4 （原硅酸、 正硅酸）三种形式，Ge、Sn有H2GeO3 （错酸）、H2SnO3 （锡酸）和Ge（0H）4 （氢氧化错）、Ge（0H）4 （氢氧化错、四羟基错）两种形 式，Pb有Pb（0H）4 （正铅酸），H2PbO3 （偏铅酸）两种。这和原子结构有关：C原子体积小，无法结合更多的原子，所以只能有H2CO3，而没有H4CO4。 气态氢化物的通式：RH4。CH4 （甲烷），GeH4，SnH4不与水作用，SiH4 （硅烷）水解 放出H2，PbH4室温下强烈分解。【板书】递变性根据碳族元素的原
5、子结构，我们可以知道：【板书】 得电子能力逐渐减弱，相应失电子能力增强； 非金属性逐渐将减弱，相应金属性逐渐增强； 气态氢化物的稳定性逐渐减弱； 最高正价氧化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强;元素化学性质的不同，导致元素单质的性质也有显著区别，下 面我们简单介绍一下。【板书】IVA族单质颜色晶体类型导电性熔沸点密度碳C金刚石：无色原子晶体金刚石：不导降低升高石墨：深灰色石墨：导体硅Si灰色原子晶体半导体锗Ge淡灰色金属晶体半导体锡Sn银白色金属晶体导体1r铅Pb青白色金属晶体导体接下来我们重点讲述氮族元素中最重要的元素：氮【板书】一、硅英文silicon，来自拉丁文的silex,silicis，
6、意思为燧石（火石）。民国初期，学者原将此元素译为“硅”而令其读为Xi （圭旁确可读xi 音）”然而在当时的时空下，由于拼音方案尚未推广普及，一般大众 多误读为gui。由于化学元素译词除中国原有命名者，多用音译，化 学学会注意到此问题，于是又创 “矽”字避免误读台湾沿用“矽”字至 今。中国大陆在1953年2月，中国科学院召开了一次全国性的化 学物质命名扩大座谈会，有学者以“矽”与另外的化学元素“锡”和“硒” 同音易混淆为由，通过并公布改回原名字“硅”并读gui，但并未意识 到其实“硅”字本亦应读i音。有趣的是，矽肺与矽钢片等词汇至今仍 用矽字。在香港，两用法皆有，但“矽”较通用。板书】 1. 硅
7、的存在：硅在地壳中，它是第二丰富的元素， 构成地壳总质量的 26.4% ，仅次于第一位的氧（ 49.4% ）。硅在宇宙中的储量排在第八位。硅在自然界中只有化合态，没有游离态。 Si 是亲氧元素，在自 然界中总是与 O 化合在一起。【小知识】大气中含量最多的元素是 N，第二是0;地壳中元素含量依次是 O、Si、Al 、Fe。如果说碳是组成一切有机生命的基础，那么硅对于地壳来说， 占有同样的位置，因为地壳的主要部分都是由含硅的岩石层构成的。 这些岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成。长石、云母、黏土、橄榄石、角闪石等等都是硅酸盐类;水晶、 玛瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。【板书
8、】 2. 硅的性质硅有两种同素异形体：无定形硅和晶体硅【板书】（1 ）（晶体硅）晶体结构：正四面体空间网状结构【小知识 1】还有那些物质是正四面体网状结构？金刚石，二氧化硅、晶体硅正四面体结构的呢？甲烷，正四面体结构，碳原子处于四面体的中心 四氯化碳：正四面体结构，和甲烷相同，只是氢原子变成了氯原子 白磷，四个磷原子构成一个正四面体结构 硅烷： SiH4 ，和甲烷相似， Si 处于正四面体中心【小知识2】石墨的晶体结构呢？ C60的结构呢？【板书】（2）物理性质晶体硅：灰色，有金属光泽，硬而脆的固体，熔沸点高J无定形硅：灰黑色粉末。半导体。【板书】（3）化学性质一一不活泼【板书】 常温下：与F
9、2、HF、碱液反应Si+2F2 SiF4 fSi+4HF SiF4 f+H2 fSi+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2 f【板书】加热时：具有氧化性又有还原性燃烧研细后加热能燃烧Si + O2 SiO2高温Si + SiO2 2 SiO【板书】（4）硅的工业制法高温SiO2+2C Si（粗）+2C0 f高温Si（ 粗 ）+2Cl2 SiCl4高温SiCl4+2H2 Si（纯）+4HCl【板书】（5）硅的用途目前，硅主要有以下几方面的应用高纯的单晶硅是重要的半导体材料。 金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。 光导纤维通信，最新的现代通信手段。 性能优异的硅有机化合物。【小知识】硅肺病经呼吸道长期吸入大量含硅的粉尘，可引起矽肺。 下节课我们研究硅的重要的一种化合物： SiO2【课后作业】
