第2讲碳族元素与金属教师Word下载.docx

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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·

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）

MgCl2·

6H2O

MgCl2

沉淀

、

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