第2讲 碳族元素与金属教师.docx
- 文档编号:6775769
- 上传时间:2023-05-10
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:229.23KB
第2讲 碳族元素与金属教师.docx
《第2讲 碳族元素与金属教师.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第2讲 碳族元素与金属教师.docx(16页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
第2讲碳族元素与金属教师
第2讲含硅矿物与信息材料
碳:
第二周期IVA族。
原子结构示意图:
C最外层4个电子,难失去,也难得到电子。
故C一般是形成共价键。
C是构成有机物、生命体的主要元素。
炭指木炭。
碳有多种同位素,其中12C是国际单位制中定义摩尔的尺度,以12克碳-12中含有的原子数为1摩尔。
14C由于具有较长的半衰期(5730年),被广泛用来测定古物的年代。
C的化学性质
(1)还原性:
C+2CuO
2Cu+CO2↑C+CO2
2CO
(2)可燃性:
C+O2
CO22C+O2(不足)
2CO
(3)与CaO反应3C+CaO
CaC2(电石)+CO
CO和CO2的比较
CO
CO2
极性键,极性分子,
极性键,非极性分子(直线型,键角180°
结构式:
O=C=O
物理性质
无色无味气体,剧毒(与血红蛋白结合),难溶于水
无色气体,无毒(但会使人窒息而死),能溶于水(1︰1),固体CO2俗称干冰。
化学性质
①可燃性CO+O2
②还原性(与Fe3O4、CuO、H2O反应)CO+CuO
③不成盐氧化物
①不可燃,不助燃,能灭火
②酸性氧化物(与碱、碱性氧化物反应)
③表现氧化性(与Mg、C反应)
④与某些盐溶液发生复分解反应(如NaAlO2、Na2SiO3、Ca(ClO)2、C6H5ONa等。
工业制法
水煤气:
煅烧大理石、石灰石等
CaCO3
CaO+CO2↑
用途
燃料、还原剂、化工原料
灭火剂、制冷剂、人工降雨、制纯碱、尿素、汽水、光合作用、舞台效果
CO2过多排放,引起“温室效应”。
碳素循环是自然界最重要的循环。
练习1:
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)
CO2(O2)
CO2(SO2)
2.2010年诺贝尔物理学奖用于表彰首次剥离出单层石墨的科学
家。
单层石墨称为石墨烯,这种“只有一层碳原子厚的碳薄
片”的石墨烯,被公认为目前世界上已知的最薄、最坚硬、
传导电子速度最快的新型材料,应用前景十分广阔!
(结构示
意图如图所示)。
下列关于石墨烯的叙述正确的是( )
A.石墨烯可导电,说明它是电解质
B.石墨烯、金刚石、C60、“碳纳米泡沫”四种物质都是碳的单质
C.由于C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH=1.9kJ·mol-1知金刚石比石墨烯稳定
D.尽量使用含
C的产品,减少使用含
C的产品,此举符合“促进低碳经济”的宗旨
一、硅单质
硅在地壳中的含量仅次于氧,居第二位。
无游离态,以化合态形式存在,如SiO2和硅酸盐。
晶体硅是灰黑色有金属光泽,硬而脆的固体;导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料,熔沸点高,硬度大,难溶于溶剂。
属原子晶体,具正四面体的立体网状结构,类似金刚石。
化学性质:
性质稳定,特殊条件下能反应,主要以共价键形式结合。
①常温只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应。
Si+2F2==SiF4(气态),
与氢氟酸反应:
与氢氧化钠反应:
②加热高温可与氧气、氯气等反应:
Si+O2
SiO2
Si+2Cl2
SiCl4
硅的用途:
(1)用于制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件;
(2)制造太阳能;
(3)制造合金,如含硅4%(质量分数)的钢导磁性好制造变压器的铁芯;含硅15%(质量分数)的钢有良好的耐酸性等。
工业生产硅:
一般采用石英砂和焦炭为原料。
制粗硅:
,
纯化可得高纯硅:
Si(粗硅)+2Cl2
SiCl4(液态),。
二、二氧化硅的结构和性质:
1.SiO2的结构:
正四面体的空间网状结构。
属于原子晶体,不存在SiO2分子。
结构单元中每个硅原子与周围4个O原子结合,每个O原子与周围2个Si原子结合,Si、O比例为1︰2。
2.主要成分是SiO2:
水晶(较纯)、石英、沙子、硅藻土、岩石、土壤等。
自然界的二氧化硅又称硅石。
3.SiO2物理性质:
硬度大,熔点高,难溶于水的固体。
4.SiO2化学性质:
常温下,性质稳定,只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应。
与氢氟酸:
(雕刻玻璃的反应,HF不能用玻璃试剂瓶,而应用塑料瓶),
SiO2表现酸性氧化物的性质,对应的水化物是H2SiO3,但SiO2不直接溶于水。
①(实验室装氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞)
②SiO2+CaO
CaSiO3(炉渣)
加热高温:
SiO2+2C
Si+2CO(制粗硅)另:
SiO2+3C
SiC(金刚砂)+2CO
5.SiO2的用途:
信息材料――光导纤维:
主要成分是SiO2。
主要用于:
信息传递(光缆)、光的传递、医生的助手(窥探镜)等等。
其他如制造石英坩埚、玻璃等。
三、硅酸及硅酸盐
硅酸是一种弱酸,酸性:
H2CO3H2SiO3。
(比较大小)
硅酸不溶于水,白色沉淀
硅酸钠溶液和盐酸反应:
离子方程式:
SiO32-+2H+=H2SiO3↓
历程:
Na2SiO3+2HCl+H2O=H4SiO4↓(原硅酸)+2NaCl
原硅酸不稳定,易脱水,H4SiO4=H2SiO3↓+H2O
硅酸加热分解:
H2SiO3
H2O+SiO2
硅胶:
硅酸凝胶干燥脱水后的产物,化学式xSiO2·yH2O。
透明或乳白色粒状固体。
具有开放的多孔结构,吸附性强,能吸附多种物质。
常用作干燥剂。
加入氯化钴,干燥时呈蓝色,吸水后呈红色。
可再生反复使用。
Na2SiO3:
Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,水解呈碱性,可作建筑粘胶剂,木材防火剂、防腐剂等。
反应:
与二氧化碳:
Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl
硅酸盐:
是构成地壳岩石的主要成分。
硅酸盐的结构虽复杂但稳定存在,常用氧化物的形式表示。
氧化物形式书写的规律:
金属元素写成其氧化物,硅元素写成二氧化硅,氢元素写成水,同时要注意原子个数不变,化合价不变。
如Mg2SiO4写成2MgO·SiO2。
硅酸盐产品(传统材料)
主要原料
产品主要成分
普通水泥
黏土、石灰石、少量石膏
2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3
普通玻璃
石英、纯碱、石灰石
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
陶瓷
黏土、石英沙
成分复杂主要是硅酸盐
制玻璃反应:
硅及其化合物转化关系图
一、金属元素的通性
1、金属元素的原子结构特点和在周期表中的位置:
⑴结构特点:
金属元素原子的最外层电子数____,原子的半径(与同周期元素相比)___。
⑵位置:
金属元素集中于元素周期表的______方,分布于______族和所有的_____族中,_____族是完全由金属元素构成的族。
2、金属性强弱的判断规律:
⑴跟水(或非氧化性酸)反应的剧烈程度;⑵金属最高价氧化物对应水化物碱性的强弱;
⑶置换反应;⑷原电池的正、负极;⑸电解时金属阳离子的放电顺序(金属阳离子的氧化性)。
3、金属单质的性质:
⑴金属单质的化学性质:
①金属在化学反应中都较容易失去电子被氧化:
M-ne—=Mn+。
可以根据___________判断金属单质还原性的强弱。
②金属单质跟酸反应的规律:
按金属活动性顺序表______________________________
A、与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸等)反应:
________________________能与非氧化性酸发生置换反应,实质是:
M+nH+=Mn++
H2↑
等物质的量的金属与足量的酸反应,生成H2物质的量多少决定于什么?
___________________。
等质量的金属跟足量的酸反应生成H2的多少应如何判断?
___________________。
B、与强氧化性酸的反应:
Fe和Al遇冷的浓硫酸、浓硝酸发生钝化反应。
强氧化性酸跟金属反应不能生成H2,为什么?
写出几个典型的反应:
_____________________________________________________
4、金属氧化物:
金属氧化物可分为__________、__________、___________三类。
⑴碱性氧化物,如Na2O、FeO、CuO、Fe2O3等,其性质是:
_______________________。
⑵两性氧化物,如Al2O3,其性质是____________________
⑶过氧化物,如Na2O2、BaO2等,其晶体中存在的阳离子是_____,阴离子是___;过氧化物典型的化学性质是,原因是,为什么H2O2也存在此典型性质?
。
5、金属氢氧化物:
NaOH、Ca(OH)2、Mg(OH)2、Al(OH)3、Fe(OH)3、Cu(OH)2
①属于强碱的是________________②难溶于水的是_________________③受热易分解的是________________④易被氧化的是_______________⑤能经水解反应生成的是________________⑥和HI反应不能生成对应价态金属盐的是_________。
实验室中如何制备Al(OH)3和Fe(OH)3?
为什么?
7、金属的冶炼:
⑴原理:
_______________________________________
⑵方法:
根据金属活动性强弱,常用以下三种方法:
电解法,如:
__________________________________;
热还原法,如:
__________________________________;
热分解法,如:
___________________________________。
点燃
金属与氧气反应:
2Na+O2====Na2O24Na+O2=2Na2O
2Mg+O22MgO4Al+3O2
3Fe+2O2Cu+O2=====2CuO
金属和水反应:
2Na+2H2O=Mg+2H2O=====3Fe+4H2O(g)
金属和酸反应:
Mg+H2SO4=2Al+6HCl=2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑Fe+2HCl=
最高价金属氧化物和水反应
K2O+H2O==CaO+H2O==Na2O+H2O==
有些碱受热分解
2Fe(OH)3===2Al(OH)3===
Cu(OH)2===
金属氧化物和酸反应:
FeO+2HCl===FeCl2+H2OFeO+H2SO4===
Fe2O3+6HCl===Fe2O3+3H2SO4===
CuO+2HCl====CuO+H2SO4====
MgO+H2SO4====
CaO+2HCl====
其他反应:
2Mg+CO2Fe+CuCl2=2Al+Fe2O3
8、金属活动性顺序表应用小结
二、重点金属元素化合物
例1、下列灭火剂能用于扑灭金属钠着火的是()
A.干冰灭火剂 B.黄砂C.干粉(含NaHCO3)灭火剂D.泡沫灭火剂
例2、向紫色石蕊试液中加过量的Na2O2粉末,振荡,正确的叙述是()
A.溶液仍为紫色B.最后溶液变为蓝色
C.最后溶液褪色D.反应中有气泡产生
例3、下列四组反应中既有沉淀产生又有气体放出的是()
A.金属钠投入到MgSO4溶液中B.BaCl2和NaHSO4溶液反应
C.小苏打溶液和澄清石灰水反应D.Na2O2和CuSO4溶液反应
2.保存金属钠时,应放在( )
A、水中 B、煤油中 C、棕色瓶中 D、酒精中
3.以下说法错误的是( )
A、钠在常温下就容易被氧化
B、钠受热后能够着火燃烧
C、钠在空气中缓慢氧化能自燃
D、钠在氧气中燃烧更为激烈
4.关于Na2O与Na2O2的叙述正确的是( )
A、都是白色的固体B、都是碱性氧化物C、都能和水反应形成强碱溶液D、都是强氧化剂
5.当钠着火时,应选用灭火的是( )
A、煤油 B、水 C、沙土 D、泡沫灭火器
6.下列物质放置在空气中,因发生氧化还原反应而变质的是( )
A、NaB、NaClC、NaOHD、Na2O2
8.钠离子的性质是( )
A、有强还原性 B、有弱氧化性 C、有碱性 D、比钠原子稳定
9.取一小块钠放在玻璃燃烧匙里加热,下列实验现象正确的是( )
①金属先熔化②在空气中燃烧火焰呈黄色③燃烧时火星四射④燃烧后生成淡黄色固体⑤燃烧后生成白色固体
A、①②③B、①②④C、①②⑤D、①③⑤
10.下列叙述正确的是( )
①Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是碱性氧化物
②Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3,Na2O2与CO2发生置换反应生成O2
③Na2O主要有氧化剂,Na2O2主要有还原剂
④Na2O2可作供氧剂,而Na2O不行
⑤Na2O2是强氧化剂,Na2O是一种碱性氧化物
A、都正确 B、②③④⑤ C、②③⑤ D、④⑤
例1、海水提镁的步骤:
石灰乳
加
煅烧
贝壳(CaCO3)
加
Mg
MgCl2·6H2O
MgCl2
加
沉淀
、
相关的化学反应方程式为:
①
②③
④⑤
【知识清单】
氢氧化铝是色,溶于水,有较强的,可用作。
属于氢氧化物。
(2)氢氧化铝的化学性质:
完成反应方程式:
与HCl反应(离子方程式)
与H2SO4反应(化学方程式)
与少量氢氧化钠反应(离子方程式)
与过量氢氧化钠反应(离子方程式)
实验室常用和反应制取氢氧化铝:
(离子方程式)
1、下列物质中不能与NaOH溶液反应的是( )
A.NaB.FeC.AlD.Cu
2、在铝和NaOH溶液的反应中,作为还原剂的是( )
A.水 B.铝 C.氢氧化钠 D.氢氧化钠和水
3、用铝箔包装0.1mol金属钠,用针扎一些小孔,放入水中,完全反应后,用排水取气法收集产生的气体,则收集到气体的为( )
A.O2和H2的混合气体 B.0.05molH2
C.大于0.05molH2 D.小于0.05molH2气体
4、铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式正确的是( )
A、2Al+2Na++2OH-+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
B、Al+OH-+H2O=AlO2-+3H2↑
C、2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
D、Al+2OH-+H2O=AlO2-+2H2↑
5、铝具有较强的抗腐蚀性能,主要是因为( )
A、与氧气在常温下不反应 B、铝性质不活泼
C、铝表面形成一层氧化膜 D、铝耐酸耐碱
6、等质量的钠、镁、铝分别与足量的盐酸反应,产生H2的质量由大到小排列顺序正确的是
A、Al、Mg、Na B、Mg、Al、Na C、Na、Mg、Al D、Na、Al、Mg
2.重要物质和物质转化提示:
(1)Na2O2:
电子式、氧化性、漂白性、与CO2(H2O)反应增重;
(2)明矾:
化学式、水解、分解、净水原理;
(3)知识“三角”关系:
钠三角镁三角铝三角
1、Fe、Fe2+、Fe3+之间的相互转化关系(铁三角)
Fe单质具有还原性、
Fe3+具有氧化性、
Fe2+既具有氧化性又具有还原性
★特别提醒:
注意转化过程所选氧化
剂或还原剂的强弱
1.把铁片投入到下列溶液中,铁片质量减少且没有气体产生,此溶液是()
A.FeSO4B.H2SO4C.Fe2(SO4)3D.AgNO3
2.只用一种试剂就可将AgNO3、KSCN、稀H2SO4、NaOH四种无色溶液区分开,这种试剂是()
A.BaCl2溶液B.FeCl2溶液C.FeCl3溶液D.Fe(NO3)3溶液
3.证明溶液是否有Fe2+,其操作正确的顺序是()
1加少许酸化的KMnO4溶液②加少许氯水③滴加少许KSCN溶液
A.①②B.②③C.①②③D.③②
4.能使铁溶解,但不能生成沉淀的溶液是()
A.浓H2SO4B.FeCl3溶液C.CuSO4溶液D.FeSO4溶液
5.证明某溶液只含有Fe2+而不含Fe3+的实验方法是()
A.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显红色
B.先滴加KSCN溶液,不显红色,再滴加氯水后显红色
C.滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,后变灰绿,最后显红褐色
D.只需滴加KSCN溶液
6.为了除去FeSO4溶液中的Fe2(SO4)3和CuSO4杂质,可选用的一种试剂是()
A.NaOHB.氯水C.铜粉D.铁粉
7.用光洁的铂丝蘸取无色溶液,在无色灯焰上灼烧时观察到黄色火焰,则下列有关叙述正确的是()
A.只含有Na+B.一定含Na+,也可含K+
C.既含Na+又含有K+D.可能含Na+或K+中一种
8.为了证明长期放置的硫酸亚铁溶液已经变质,可取少量溶液,加入少量
溶液,如果溶液显色,说明溶液中含有离子,硫酸亚铁已变质。
防止硫酸亚铁溶液变质的方法是。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第2讲 碳族元素与金属教师 元素 金属 教师