元素周期表的应用-原子结构元素周期律ppt优秀课件(第3课时)

若要研制新型的高效催化剂,应该在元素周期表的什么 位置寻找合适的元素? 提示:在元素周期表中的过渡元素部分寻找合适的催化 剂。
知识点一 硅及其化合物的特性 【重点释疑】 1.硅的特性 (1)一般情况下,非金属单质熔、沸点低,硬度小,但晶 体硅熔、沸点高,硬度大;非金属单质一般不导电,但Si 为半导体,有一定的导电能力。
提示:工业上一般用焦炭还原二氧化硅制得粗硅,粗硅 中可能含有碳单质以及二氧化硅,接着让硅与氯气反应 ,生成四氯化硅液体,过滤,除去其中的固体杂质,然后 用氢气还原所得到的四氯化硅,便得到纯净的硅。
【迁移·应用】 1.2019年,华为推出了麒麟985芯片,用于新一代5G智能 手机。芯片是通过专门的工艺可以在硅晶片上刻蚀出 数以百万计的晶体管,被广泛应用于集成电路的制造。 对硅芯片技术的掌握已经成为国家经济与技术发展的 重要力量。下列说法正确的是 ( )
(1)若比相应的稀有气体元素多1或2,则应处在下周期 的第ⅠA族或第ⅡA族,如88号元素:88-86=2,则应在第 七周期第ⅡA族; (2)若比相应的稀有气体元素少1～5时,则应处在同周 期的第ⅦA族～第ⅢA族,如84号元素应在第六周期第 ⅥA族;
(3)若预测新元素,可与未发现的稀有气体元素(118号) 比较,按上述方法推测知:114号元素应为第七周期第 ⅣA族。
(2)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应,但Si却能
与HF反应:Si+4HF====SiF4↑+2H2↑。 (3)Si的还原性大于C,但C却能在高温下还原出Si:
SiO2+2C
Si+2CO↑。
高==温==
(4)非金属单质跟碱液的作用一般非金属单质既作氧化 剂又作还原剂,且无H2放出,但Si与碱液(如NaOH溶液) 反应只作还原剂,且放出H2:Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3 +2H2↑。
(1)用NaOH(aq)溶解石英,则溶解过程中石英发生了哪 些反应? 提示:石英主要成分是酸性氧化物SiO2,与碱反应生成盐 和水: 2NaOH+SiO2====Na2SiO3+H2O
(2)过滤,向滤液中加入盐酸,至沉淀不再产生,此过程 中发生了哪些反应? 提示:过滤,除去石英中的杂质,得滤液为Na2SiO3(aq), 硅酸是弱酸,Na2SiO3与盐酸发生复分解反应: Na2SiO3+2HCl====2NaCl+H2SiO3↓。
(3)H2SiO3的化学性质。 H2SiO3是一种弱酸,具有酸的性质,但是酸性比碳酸 的弱。
验证:Na2SiO3+_______====________+Na2CO3。
CO2+H2O
H2SiO3↓
【微思考】 非金属性硅比碳弱,你还能用什么方式进行证明? 提示:可以用气态氢化物的稳定性进行验证,其中硅烷 的稳定性不如甲烷的稳定性强。
这样的结构差异也决定了CO2和SiO2的化学性质有很大 的不同。虽然两者都是酸性氧化物,但由于结构的稳定 性,SiO2不能像CO2那样在水溶液中和气体状态时与许多 物质发生反应。
【思考·讨论】 (1)将少量CO2通入Na2SiO3溶液会生成白色沉淀,写出相 关的化学方程式,并比较碳酸和硅酸的强弱。
A.硅的化学性质很稳定,常温下不能与其他物质发生反 应 B.硅在自然界中的含量很大,自然界中存在大量的单质 硅 C.高纯度的硅被用于制作计算机芯片 D.高纯度的硅常被用来制造光导纤维
【解析】选C。硅的化学性质很稳定,但在常温下能与 强碱溶液、HF、F2等反应,A不正确;自然界中硅以化合 态形式存在,没有单质硅,B不正确;SiO2用于制造光导纤 维,而不是Si,D不正确。
②加热条件下和某些非金属单质(如O2、Cl2)发生 反应。
Si+O2
____。 SiO2
【巧判断】 (1)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。 ( ) 提示:×。硅的化学性质虽然不活泼,但是在自然界中硅 元素全部以化合态的形式存在。
(2)硅单质不与任何酸发生化学反应。 ( ) 提示:×。硅可以与氢氟酸发生化学反应。
(2)SiO2的化学性质 ①具有酸性氧化物的通性: aS.i常O2+温2N下aOSHi=O=2与==强_N_a碱_2_S溶_i_O液_3+_H反_2_O应_;生成盐和水:
b.高温下SiO2与碱性氧化物反应生成盐: SiO2+CaO 高==温== _C_a_S_i_O_3。 ②弱氧化性:SiO2+2C 高==温== _S_i_(_粗__)_+_2_C_O_↑__。
③特性:与氢氟酸(HF)反应: SiO2+_4_HF====_S_i_F_4↑__玻+_2_璃H_2_O_。 此反应常被用来刻蚀_____。
【巧判断】 (1)SiO2是酸性氧化物,所以SiO2能与H2O反应生成硅酸 。( ) 提示:×。SiO2虽然是酸性氧化物,但是不与H2O反应生 成硅酸。
(2)因为SiO2能导电,所以SiO2能用于制造光导纤维。( ) 提示:×。SiO2不能导电。
=N=a=2S=iHO2S3+iCOO3↓ 2↑+也Na能2C发O3,生但,在原高因温是下CON2是a2C低O3沸+S点iO、2 易高==温挥== 发
பைடு நூலகம்
的气体,SiO2是高沸点、难挥发的固体。
(5)无机酸一般易溶于水,但H2SiO3却难溶于水。且易分
解:H2SiO3
SiO2+H2O。
【易错提醒】SiO2和CO2的物理性质差别很大,是由于二 者结构上的差别造成的。SiO2是立体网状结构的晶体, 不存在SiO2分子,而CO2是由碳、氧原子结合成的分子, 微粒间的作用力远小于SiO2。
(3)微热,浓缩硅酸溶液,加热蒸干溶液,并使固体完全
分解,加热蒸干后固体物质的成分是什么?中间发生了
什么变化?
提示:微热,H2SiO3(aq)浓缩,H2SiO3聚合为胶体,加热硅
酸溶胶脱水,生成多孔硅胶: H2SiO3
H2O↑+SiO2。
知识点二 “预测元素性质”的基本方法 【重点释疑】 1.由原子序数确定元素位置的规律 只要记住了稀有气体元素的原子序数(He—2、Ne—10 、Ar—18、Kr—36、Xe—54、Rn—86),就可由主族元 素的原子序数推出主族元素的位置。
提示:反应方程式为 H2O+CO2+Na2SiO3====Na2CO3+ H2SiO3↓,说明 硅酸的酸性比碳酸的还弱。
(酸2的)根酸据性反比应碳S酸iO强2+N吗a2?C为O3什高==么温==?CO2↑+Na2SiO3,能判断硅
提示:不能。“强酸制弱酸”一般用于水溶液中的反应 。该反应由SiO2生成CO2是在高温下进行的,不是在水溶 液环境中进行的。反应能发生是因为产物CO2是气态能 脱离反应体系,使反应正向进行。
2.(2019·淮北高一检测)2018世界光纤光缆大会于11 月5～7日在杭州召开。光缆的主要成分为SiO2。碳和 硅均为第ⅣA族的元素,二者性质既有一定的相似性又 有一定的递变性。下列关于SiO2和CO2的说法中,正确的 是( )
A.CO2与SiO2都能跟H2O反应生成相应的酸 B.SiO2与CO2都不能与酸反应 C.SiO2与CO2(干冰)都能够与氢氧化钠溶液反应 D.水晶的主要成分是SiC
【解析】选C。硅在常温下可以与氢氟酸反应,A项错误 ;SiO2不溶于水,也不能与水反应,所以B错误;自然界中 没有游离态的硅,化合态的硅几乎全部是二氧化硅和硅 酸盐, C项正确;SiO2是酸性氧化物,但是可以与氢氟酸 反应,D错误。
【母题追问】上题C中,如何制备单质硅?制得的硅中可 能含有哪些杂质?如何提纯?
2.硅的化合物的特性 (1)SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接用它 与水反应来制取H2SiO3。 (2)非金属氧化物的熔、沸点一般较低,但SiO2的却很 高。 (3)酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能跟HF作用: SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O。
(4)H2CO3的酸性大于H2SiO3,所以有Na2SiO3+CO2+H2O
CuCl2,Na2O2 NaOH。
【素养提升】 在食品或者鞋子等包装盒中往往会加入变色硅胶的包 装袋,以防商品受潮。变色硅胶吸水前后的颜色变化如 图所示:
硅胶和石英的主要成分都是SiO2,前者是结构疏松的 SiO2,后者是结构致密的SiO2。二者成分相同,结构不同 ,化学性质相同,物理性质上表现出差别,具有不同的用 途。由石英制取硅胶,经历以下三步,试写出每步反应 的化学方程式。
【案例示范】 【典例】(2019·银川高一检测)下列有关说法中正确 的是 ( ) A.硅是非金属元素,与任何酸都不发生反应 B.SiO2溶于水生成硅酸,其水溶液显酸性 C.硅的性质很稳定,但在自然界中不存在游离态 D.二氧化硅是酸性氧化物,可以与碱反应,但是不能与 酸反应
【解题指南】解答本题注意以下两点: (1)硅与二氧化硅性质都比较稳定,除氢氟酸之外,一般 不与酸反应; (2)酸性氧化物是指能与碱反应只生成盐和水的氧化物, 不一定与水反应。
【情境·思考】 “玛瑙”早期被书写成“马脑”。因“色如马脑,故从 彼名”。自佛经传入中国后,翻译人员考虑到“马脑” 属玉石类,于是巧妙地译成“玛瑙”。
玛瑙的主要成分为二氧化硅,由于其与水化二氧化硅(
硅酸)交替而常重复成层。因其夹杂氧化金属,颜色可
从极淡色到暗色。想一想如何由二氧化硅制取硅酸。 提示:二氧化硅不与水反应,故应先与碱(如NaOH溶液) 反应生成硅酸盐,再与酸(如盐酸)反应生成硅酸。
第1章 原子结构 元素周期律 第3节 元素周期表的应用
第3课时 预测元素及其化合物的性质
一、根据同周期、同主族元素性质的递变规律预测硅 的性质 1.性质的预测 (1)硅元素的原子结构及性质分析。