高一化学 第七章 硅和硅酸盐工业 第一节 碳族元素

教学目标 教学重点 教学难点 1、掌握碳族元素的名称、元素符号、知道周 期表中位置及原子结构特点。 2、掌握碳族元素性质上的相似性、递变性和 特殊性。并能用物质结构和元素周期律等 知识解释其原因。 3、认识硅的化学性质及用途。 教学重点 碳族元素性质的递变规律、硅的化学性质。 教学难点 根据所学碳以及元素周期律的知识，归纳出一些硅的化学性质。

碳的三种物质形态 C60 金刚石 石墨 下一页

C60及其应用前景     C60的发现       1985年，美国科学家克罗托（H.W.K.kroto)等用质谱仪,严格控制实验条件,得到以C60为主的质谱图。由于受建筑学家布克米尼斯持•富勒（BuckminsterFuller）设计的球形薄壳建筑结构的启发，克罗托（kroto)等提出 C60是由60个碳原子构成的球形32面体，即由12个五边形和20个六边形构成。其中五边形彼此不相连，只与六边形相连。随后将 C60分子命名为布克米尼斯持•富勒烯（BuckminsterFuller）。由于C60分子的结构酷似足球，所以又称为足球烯（Footballene）除C60外，具有封闭笼状结构的还可能有 C28、C32、C50、C70、C84、……C240、C540等，统称为Fullerenes，中文译名为富勒烯。 返回

    C60的超导性 　  1991年，赫巴德（Hebard）等首先提出掺杂C60具有超导性，超导起始温度为18K，打破了有机超导体（Et）2Cu[N（CN）2]Cl超导起始温度为12.8K的纪录。不久又制备出Rb3C60的超导体，超导起始温度为29K。表1-1列出了已合成的各种掺杂C60的超导体和超导起始温度，说明掺杂C60的超导体已进入高温超导体的行列。我国在这方面的研究也很有成就，北京大学和中国科学院物理所合作，成功地合成了K3C60和Rb3C60的超导体，超导起始温度分别为8K和28K。有科学工作者预言，如果掺杂C240和掺杂C540，有可能合成出具有更高超导起始温度的超导体。 返回

碳族元素在元素周期表中的位置 C Si Ge Sn Pb

C Si Ge Sn Pb 一、碳族元素 （在周期表中位置：第ⅣA族） 相似性 递变性 相似性 递变性 C 1、最外层都有4个电子，化合价主要有+4和+2，易形成共价化合物。 原子结构 单质物性 单质化性 Si 核电荷数增大电子层增多 原子半径增大 熔沸点降低 单质密度增大 非金属性减弱、金属性增强 最高价氧化物对应水化物的酸性减弱 氢化物的稳定性减弱 Ge 2、气态氢化物的通式：RH4 Sn 3、最高价氧化物对应的水化物通式为H2RO3或R(OH)4 Pb

AC 相应练习（一） 1、下列叙述正确的是（ ） AB A、SiH4、CH4、NH3的热稳定性逐渐增强 1、下列叙述正确的是（ ） A、SiH4、CH4、NH3的热稳定性逐渐增强 B、任何一种碳族元素的主要化合价均为+2和+4价 C、H2SeO4、 H4GeO4 、 H3AsO4的酸性依次减弱 D、锗是一种良好的导体 2、下列各项比较中，正确的是（ ） A、酸性 H2SiO3<H3PO3<H2SO4<HClO4 B、热稳定性 SiH4>PH3>HI>NH3 C、原子半径 Si>P>O>F D、还原性GeH4<SiH4<H2S<HI AB AC

思考题 1、为什么碳族元素容易形成共价化合物？ 碳族元素位于容易失去电子和容易得到电子的主族元素之间的中间位置，既不容易量失去电子，又不容易得到电子，所以容易形成共价化合物。 2、为什么单质熔点的变化是从高→低？ 碳和硅的单质的微粒间的作用力是共价键，原子晶体，其碳的键长比硅的键长短， 共价键稳定，故碳的单质比硅的单质熔点高；而锗、锡、铅单质的微粒间为金属键，其键能依次减弱，故其熔点降低。

阅读课本并思考题 1、碳族元素在原子结构上的共同点和不同点？ 2、碳族元素在性质上具有哪些共同点和不同点？试从原子结构角度加以分析。

碳 族 元 素 C Si Ge Sn Pb 一、原子结构 相同点：最外层电子数均为4个 不同点：从C到Pb电子层数、 原子半径依次增大

金刚石 晶体硅 石墨

完成下表 由小到大 由强到弱 由弱到强 由强到弱 由弱到强 由高到低 +2 +4 C Si Ge Sn Pb 原子半径 非金属性 金属性 得电子能力 失电子能力 单质熔沸点 主要化合价 由小到大 由强到弱 由弱到强 由强到弱 由弱到强 由高到低 +2 +4

碳 族 元 素 二、元素性质 共性(相似性): 1、主要化合价为+4、+2； 2、最高价氧化物为XO2型； 3、氢化物为XH4型 递变规律（从C 到Pb）： 金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱

课堂练习 1、下列关于碳族元素的叙述中，正确的是（ ） 1、下列关于碳族元素的叙述中，正确的是（ ） （A）最外层上有2个电子 （B）主要化合价均为+2、+4（C）稳定化合价均为+4 （D）不易形成离子化合物 2、在石墨晶体内存在的作用力有（ ） （A）共价健（B）离子键 （C）配位键（D）范得华力

课堂练习 3、 下列气态氢化物最不稳定的是（ ） （A） PH3 （B）H2S （C）HCl （D）SiH4 3、 下列气态氢化物最不稳定的是（ ） （A） PH3 （B）H2S （C）HCl （D）SiH4 4、最近科学家制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，化学式为C60。下列说法正确的是（ ）（A）C60是一种新型的化合物 （B）C60和石墨都是碳的同素异形体 （C）C60中含有离子键 （D）C60的式量为720

课堂练习 5、某元素位于元素周期性表的A族，它是良好的半导体材料，其金属性比非金属性强，所以通常认为它是金属，此元素可能是（ ） （A）Si （B）Ge （C）Sn （D）Pb 6、将4.14克的Pb经充分氧化后得到氧化物的质量为4.46克，则生成的氧化物化学式为（ ） （A）PbO2 （B）Pb3O4 （C）PbO （D）Pb2O5

课堂提高练习 7、某二价金属的碳酸盐和碳酸氢盐的混合物与足量的盐酸反应，消耗的H+和产生CO2 的物质的量之比为5 ：4，该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为（ ） （A）1 ：2 （B）2 ：3 （C）3 ：4 （D）4 ：5 8、在同温同压下，把等体积的空气和二氧化碳混合，并使之在高温下与足量的焦炭反应。若氧气和二氧化碳最后全部转化为一氧化碳，则反应后气体中一氧化碳的体积分数约是（ ） （A）60% （B）64% （C）70% （D）75%

知识小结 一、原子结构 相同点 不同点 二、元素性质 共性(相似性) 递变性(规律)

课外练习 将X克的炭粉与W克氧气置于定容的密闭容器中，在高温下充分反应，仍恢复至原温度。若反应前后容器内的压强分别为P1和P2，，且P2 = nP1。试回答： 1、n的最小值为 ；此时X的取值范围为 。 2、n的最大值为 ；此时X的取值范围为 。 3、以X为横坐标，n为纵坐标，作出有关的图像。

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