化学必修 第二册第3节 元素周期表的应用备课课件ppt

这是一份化学必修 第二册第3节 元素周期表的应用备课课件ppt，共37页。PPT课件主要包含了硅及其化合物的性质，知识点一，绝缘体，二氧化硅，+4价，氧化性，无机非金属，石英SiO2，石灰石CaCO3，元素周期表的应用等内容，欢迎下载使用。

1.硅与半导体材料(1)半导体材料特指导电能力介于　　　和　　　　之间的一类材料。 (2)硅是常温下化学性质　　　的半导体材料,不易与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸等物质反应,常温下能与　　　 、　　　等物质反应;主要用于制造芯片和太阳能电池。 
(3)在工业上,用焦炭在电炉中还原　　　　　　的方法得到含有少量杂质的粗硅,将粗硅提纯后,可以得到用作半导体材料的高纯硅。 制粗硅:SiO2+2C Si+2CO↑制高纯硅:Si+2Cl2 SiCl4;SiCl4+2H2 Si+4HCl
2.二氧化硅与光导纤维(1)二氧化硅广泛存在于自然界中。石英、沙子和水晶的主要成分为二氧化硅。(2)①二氧化硅属于酸性氧化物,具有酸性氧化物的性质,能与碱(如NaOH溶液)、碱性氧化物(如生石灰)反应。二氧化硅与氢氧化钠反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　 。 ②SiO2中硅元素的化合价为　　　,为硅元素的最高化合价,具有　　　　,能与某些还原剂(如碳)反应,化学方程式为　　　　　　　　　　。 (3)二氧化硅常被用于制造高性能的现代通信材料——光导纤维(简称“光纤”)。
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
3.硅酸硅酸属于　　 酸,硅元素的非金属性　　于碳元素、磷元素,所以硅酸的酸性　　于碳酸和磷酸;硅酸与氢氧化钠反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 4.硅酸盐与无机非金属材料(1)硅酸盐是由硅元素、氧元素和金属元素组成的化合物的总称,在自然界分布极广。硅酸盐制品性质　　　,熔点较　　　,大都　　溶于水。 
H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O
(2)硅酸盐材料(如玻璃、水泥、陶瓷等)是传统的　　　　　　　材料。陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料;玻璃种类很多,除普通玻璃外还有铅玻璃、有色玻璃、钢化玻璃等,制造普通玻璃的主要原料是　　 　　、　　　　 和　 　　　;普通水泥的主要成分是　 　　　　　　　、硅酸二钙(2CaO·SiO2)和铝酸三钙(3CaO·Al2O3)等。 (3)新型无机非金属材料如高温结构陶瓷、生物陶瓷和压电陶瓷等具有特殊结构和特殊功能。
纯碱(Na2CO3)　
硅酸三钙(3CaO·SiO2)
[素养养成] 1.如何由二氧化硅制备硅酸?
[答案]二氧化硅不能直接与水反应制取硅酸,可根据硅酸的酸性比盐酸等酸弱的性质,先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应,再把生成的硅酸钠与盐酸反应即可制得硅酸。
2.盛放碱液的试剂瓶为什么不能用玻璃塞子?
[答案]玻璃中含有二氧化硅,二氧化硅能与碱反应,使瓶体和瓶塞粘在一起。
例1 下列关于含硅元素物质的说法正确的是(　　)A.玻璃有固定的熔点B.单质硅可用来制造集成电路、太阳能电池C.SiO2制成的光导纤维具有良好的导电性D.NaOH溶液能保存在带玻璃塞的试剂瓶中
[解析] 玻璃是混合物,混合物没有固定的熔沸点,故A错误;单质硅可用来制造集成电路、电脑芯片、太阳能电池等,故B正确;SiO2不导电,故C错误;普通玻璃中含有SiO2,NaOH溶液能够与SiO2反应生成Na2SiO3,Na2SiO3能够把瓶口和瓶塞粘在一起,故D错误。
例2 如图所示,用胶头滴管向用石蜡围成的“全品学练考”凹槽内注入某溶液,即可在玻璃上刻蚀出“全品学练考”的字样,则该溶液是(　　)A.盐酸　 B.氢氟酸C.烧碱　 D.饱和食盐水
[解析] 氢氟酸可与二氧化硅反应:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,运用这个反应,在玻璃上进行刻蚀可制成毛玻璃和雕花玻璃等。
[归纳提升] CO2和SiO2的比较
1.金属和非金属元素分区规律
[提醒] 虚线附近的元素既表现出一定的　　　　　性,又表现出一定的　　　　性。 
2.元素周期表的应用(1)在　 　　　　　　　　　的交界处寻找半导体材料。 (2)在　　 　　中寻找优良的催化剂。 (3)对Cl、P、S、N等非金属区域研究,生产新型农药等。
[素养养成] 如果有一天电子行业用的硅消耗尽了,我们应该在元素周期表中哪个区域寻找合适的替代品?
[答案]硅属于半导体,应该在金属和非金属的交界处寻找合适的替代品。
例3 元素周期表在指导科学研究和生产实践方面具有十分重要的意义,请将下表中A、B两栏描述的内容对应起来。
例4 锗(Ge)是第4周期第ⅣA族元素,处于元素周期表中金属区与非金属区的交界线上,下列叙述正确的是(　　)A.锗是一种金属性很强的元素B.锗的单质具有半导体的性能C.锗化氢(GeH4)稳定性很强D.锗酸(H4GeO4)是难溶于水的强酸
[解析] 依据同主族元素性质递变规律可知,气态氢化物稳定性:CH4>SiH4>GeH4,故GeH4稳定性不会很强;最高价氧化物对应的水化物的酸性:H2CO3>H2SiO3>H4GeO4,H2SiO3难溶于水,故H4GeO4为难溶于水的弱酸。因为锗处于元素周期表中金属区与非金属区的交界线上,所以锗单质应具有半导体的性能。
[规律小结] “位”“构”“性”三者的关系(1)原子结构与元素在周期表中位置的关系①核外电子层数=周期序数。②主族元素的最外层电子数=价电子数=主族序数=最高正价数(O、F除外)。③质子数=原子序数=原子核外电子数=核电荷数。④最低负价绝对值=8-主族序数(ⅣA~ⅦA)。
(4)“位”“构”“性”三者关系的应用利用元素的原子结构、元素在周期表中的位置、元素性质三者关系,可以比较或推断某些元素的性质。如:①比较同主族元素的金属性、非金属性、最高价氧化物对应水化物的酸碱性、气态氢化物的稳定性等;②比较同周期元素及其化合物的性质;③比较不同周期、不同主族元素性质时,要找出参照物;④推断一些未学过的元素的某些性质。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)在常温下,硅单质不与任何酸反应(　　)(2)CO2和SiO2均可与水反应生成相应的酸(　　)(3)在ⅠA、ⅡA族元素中,寻找制造农药的主要元素(　　)(4)Si的还原性大于C,但C却能在高温下置换出Si:SiO2+2C Si+2CO↑(　　)(5)玻璃是传统的无机非金属材料,属于纯净物 (　　)(6)根据反应:CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑,可推知硅酸的酸性比碳酸的强(　　)(7)因为硅的化学性质不活泼,所以在自然界中有游离态的硅存在(　　)(8)因为SiO2能导电,所以SiO2能用于制造光导纤维(　　)
2.在元素周期表中的金属元素和非金属元素的分界线附近可以找到(　　)A.耐高温材料 B.新型农药材料C.半导体材料 D.新型催化剂材料
3.下列关于CO2和SiO2的说法中,正确的是(　　)A.CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C.CO2是酸性氧化物,SiO2是两性氧化物D.CO2和SiO2都是由相应的分子构成
4.下列关于硅的说法不正确的是(　　)A.硅是非金属元素,它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B.硅的导电性能介于导体与绝缘体之间,是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应D.加热到一定温度时,硅能与氢气、氧气等非金属单质发生反应
[解析] 晶体硅的结构与金刚石类似,它是灰黑色有金属光泽的非金属固体,故A正确;晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料,故B正确;
常温下,硅的化学性质不活泼,但硅能和氢氟酸、氢氧化钠溶液反应,故C不正确;加热条件下,硅能与一些非金属单质等反应,如硅能与氢气、氧气等非金属发生反应,故D正确。
5.坩埚一般用来灼烧药品,如图是实验室中常见的坩埚,其中用来盛放熔融烧碱应选用的器皿是(　　)A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚C.生铁坩埚D.陶瓷坩埚
6.居里夫人发现的镭是元素周期表中第7周期第ⅡA族元素,下列关于镭的性质描述不正确的是(　　)A.在化合物中呈+2价 B.单质能与水反应,放出氢气C.氢氧化物呈两性 D.碳酸盐难溶于水
7.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是(　　)A.CO2溶于水形成碳酸,SiO2难溶于水B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D.HCl通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体,HCl通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
[解析] 氧化物的水溶性不能决定其对应水化物的酸性强弱,故A错误;二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸和可溶性硅酸盐反应析出硅酸沉淀,说明碳酸能制取硅酸,所以能证明碳酸酸性强于硅酸酸性,故B正确;
特殊条件下,SiO2与碳酸盐反应生成CO2不能证明碳酸酸性强于硅酸酸性,故C错误;HCl通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体,通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀,根据强酸制弱酸,只能说明盐酸的酸性比碳酸强、盐酸的酸性比硅酸强,无法确定碳酸与硅酸的酸性的强弱,故D错误。
8.下表是元素周期表的一部分,回答下列有关问题: (1)在①~ 元素中,金属性最强的元素是　　,非金属性最强的元素是　　,最不活泼的元素是　　。(均填元素符号) (2)元素⑦与元素⑧相比,非金属性较强的是　　　(用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是　　。 a.常温下⑦的单质和⑧的单质状态不同b.⑧的气态氢化物比⑦的气态氢化物稳定c.一定条件下⑦和⑧的单质都能与氢氧化钠溶液反应
(3)第3周期(稀有气体除外)中原子半径最大的元素是　　　(填元素符号),跟它同周期的原子半径最小的元素是　　　　(填元素符号),它们可以形成的化合物的化学式为　　　　。 
1.关于硅的化学性质的叙述中,不正确的是(　 　)A.在常温下,不与任何酸反应B.在常温下,可与强碱溶液反应C.在加热条件下,能与氧气反应D.单质硅的还原性比碳的还原性强
[解析] A项,Si+4HF=SiF4↑+2H2↑;B项,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑;C项,Si+O2 SiO2;D项,碳和硅是同一主族的,同一主族从上到下,单质还原性逐渐增强,所以单质硅的还原性比碳的强。
2.如表是元素周期表的一部分,回答下列有关问题:(1)在①~⑩元素中,金属性最强的元素是　 ,非金属性最强的元素是　 (填元素符号) 。
[解析]由题目给出的各元素在元素周期表中的位置,可以判断①~⑩元素分别为N、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K。在元素周期表中同一周期从左到右元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强;同一主族从上到下元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。因此在①~⑩元素中最活泼的金属元素为⑩号元素K,最活泼的非金属元素为②号元素F。
(2)元素⑦与元素⑧的气态氢化物中,较稳定的是 　(用化学式表示)。  
[解析]元素S与Cl位于同一周期,Cl的非金属性强于S,所以气态氢化物中,较稳定的是HCl。
(3)第3周期中简单离子半径最小的是　 　(填离子符号)。  
[解析]核外电子排布相同的离子,核电荷数越小,离子半径越大;离子的电子层数越多,离子半径越大,所以第3周期中简单离子半径最小的是Al3+。