碳族元素高一化学教案

Chapter 7 硅和硅酸盐工业

§7-1碳族元素

江苏省如皋市金城高级中学吴健

教学目标

1.使学生了解碳族元素的性质及其规律

2.使学生进一步了解运用元素周期律知识学习同族元素性质及其递变规律的方法，并运用这些知识学习碳族元素及其化合物的知识。

3.培养学生的总结、思考、判断能力。

教学重点碳族元素递变规律，硅和二氧化硅的化学性质

教学难点以碳族元素知识为载体，培养学生归纳、运用、迁移知识的能力。

课时安排 2课时

教学方法引导、探究、自学、对比、练习

教具准备投影仪炭块、有划痕的罐头瓶盖、镊子、两条干燥的布条或线绳(其中一条在硅酸钠溶液中预先浸过)、酒精灯、火柴

第一课时

［引言］请大家看课本彩图中的硅单质照片。并展示晶体硅（半导体收音机中有）

［导入新课］别看它看起来灰溜溜，它自己及它的化合物的作用却是大得很。大到高科技领域，小到我们的周围，到处都有硅及其化合物的踪影。当今电子工业的飞速发展，更是与人们对硅的性质的认识息息相关。本章，我们就来学习硅及硅酸盐工业，同时了解几种新型无机非金属材料。

［板书］第七章硅和硅酸盐工业

［师］(用镊子取一块炭展示给学生)它和硅是兄弟关系，它就是我们初中学过的炭！请大家写出碳和硅的原子结构示意图，并说明它们的异同。

［学生活动后回答］碳和硅的原子序数不同，电子层数不同，但最外层电子数相同。［提问］说出它们在周期表中的位置。（碳位于第二周期第ⅣA族，硅位于第三周期第ⅣA 族。）

［小结］也即它们在元素周期表中的关系是不同周期、同主族。

［泛问］那么，与碳、硅同主族的四、五、六周期的元素的原子序数分别是多少呢？请大家根据各周期元素的种类数进行推断。

［学生推测后回答］它们的原子序数分别是：32 50 82。

［师］很正确。查一下元素周期表，默写它们的元素符号，并叫出它们的名称。

［生］它们分别是锗、锡、铅。

［问］把它们编制在同一主族的依据是什么？

［生］因为它们的最外层电子数都是4。

［师］很好。由于硅、锗、锡、铅都位于周期表的第ⅣA族，且它们都和碳一样，最外层有4个电子。因此，我们把它们统称为碳族元素。

［板书］第一节碳族元素

一、碳族元素

碳硅锗锡铅

C Si Ge Sn Pb

［过渡］本节课我们先来认识一下碳族元素，然后在此基础上学习硅及其化合物的知识。［问］大家能否根据碳族元素的汉字名称推测出它们哪些是金属，哪些是非金属呢？［生］碳、硅为非金属，锗、锡、铅为金属。

［师］(展示罐头瓶盖)大家看，该瓶盖的里面是铁，外面所镀的这一薄层金属，就是锡。它起保护内层金属的作用，因为它在常温下不与空气中的氧气作用。

第ⅣA族元素中，碳是典型的非金属；硅虽外貌像金属，但在化学反应中多显示非金属性，通常被认为是非金属；锗的金属性比非金属性强；锡和铅都是金属。这说明大家的推测是正确的。由于硅和锗在元素周期表中位于金属和非金属分界线附近，所以常用来做半导体材料。

［问］碳族元素的原子结构有什么异同？

［生］原子序数和电子层数不同，最外层电子数相同。

［板书］1.结构特点：原子序数和电子层数不同最外层电子数相同

［师］碳族元素结构上的这种异同，也导致了它们性质的异同。请大家根据所学元素周期律的知识，填写下表。

［投影展示］碳族元素性质的递变规律

［上表可由学生回答，教师填写完成］

逐渐增加

非金属性减弱、金属性增强

+4 +4 +4 +4 +4

CO2SiO2GeO2SnO2PbO2

H2CO3H2SiO3Ge(OH)4Sn(OH)4Pb(OH)4

酸性减弱、碱性增强

CH4SiH4——————

稳定性减弱

［师］从上表可以看出，碳族元素随着核电荷数的递增，其性质呈现规律性的变化。［板书］2.性质递变规律

［师］它们在周期表中从上到下，元素的原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，非金属性向金属性递变的趋势很明显。

但由于碳族元素处于容易失去电子的碱金属与容易得到电子的卤素的中间位置，这决定了它们得失电子的能力都较弱，一般容易形成共价化合物。

［板书］(1)非金属性向金属性递变的趋势明显，易形成共价化合物。

［师］碳族元素的化合价除了+4价外，还有+2价。其中，碳、硅、锗、锡的+4价化合物是稳定的，而铅的+2价化合物是稳定的。因此，+4价的铅(如PbO2)在参加化学反应时，往往会得电子而被还原成+2价的化合物，它本身是强氧化剂。

［板书］(2)主要化合价

+4、+2 Pb的+2价稳定

［投影例题］1.如果发现114号新元素(位于第七周期ⅣA族)，下列有关X可能具有的性质合理的是

A.X是非金属元素

B.X的+2价化合物比+4价化合物稳定

C.XO2具有强氧化性

D.X有稳定的氢化物

解析：根据碳族元素性质递变规律，可推知114号元素的金属性比铅还强，一定是金属元素。它的稳定价态应与铅相同，即为+2价，所以XO比XO2稳定。+4价的X易得电子变成+2价，所以XO2具有强氧化性。X是金属元素，不可能存在稳定的气态氢化物。答案：BC

2.课本上说“……碳、硅、锗、锡的+4价化合物是稳定的，而铅的+2价化合物是稳定的。”

(1)根据上一句话判断：锡的+2价化合物(如SnCl2)应具有较强的性，铅的+4价化合物应具有较强的性。

(2)Fe3O4可以写成FeO·Fe2O3的形式，根据化合价规律和这种书写方法，若将Pb3O4用上述形式表示，其化学式可写为。