【化學(xué)】預(yù)測(cè)元素及其化合物的性質(zhì)課件 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）必修第二冊(cè)

非金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)非金屬性逐漸增強(qiáng)稀有氣體元素BAlSiGeAsSbTePoAt非金屬金屬金屬性逐漸增強(qiáng)FCs同周期（左→右）非金屬性？金屬性？同主族（上→下）金屬性？非金屬性？元素性質(zhì)的遞變規(guī)律知識(shí)回顧增強(qiáng)減弱增強(qiáng)減弱硅及其化合物的存在與應(yīng)用第節(jié)元素周期表的應(yīng)用3第三課時(shí)預(yù)測(cè)元素及其化合物的性質(zhì)學(xué)習(xí)·目標(biāo)1.通過(guò)已學(xué)知識(shí)對(duì)硅元素形成的單質(zhì)和化合物的性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)并能提供理論根據(jù)，形成證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)素養(yǎng)。2.能夠根據(jù)元素周期表利用元素周期律對(duì)陌生物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，形成物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的化學(xué)素養(yǎng)。從山川大河到珠寶玉器，從世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)到筆記本再到智能手機(jī)，硅

人類的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，這些都要?dú)w功于一種元素——硅。硅在地殼中的含量?jī)H次于氧，硅的氧化物及其硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤?，旇?、水晶、計(jì)算機(jī)和手機(jī)的芯片、光導(dǎo)纖維、玻璃等都是以硅或硅的化合物為材料制成的。

對(duì)于陌生元素，我們可以借助于已知元素的認(rèn)識(shí)，利用元素周期律以及對(duì)已知元素及其化合物性質(zhì)的研究思路和方法，研究其及其化合物的性質(zhì)。情·境·引·入硅是無(wú)機(jī)非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%。SiO2是玻璃的主要成分之一。工藝師常用氫氟酸來(lái)刻蝕玻璃，為什么?硅在地殼中的含量?jī)H次于氧，硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。計(jì)算機(jī)芯片、光導(dǎo)纖維、玻璃儀器等，都是以硅或硅的化合物為材料制成的。

對(duì)于陌生元素，我們可以借助于已知元素的認(rèn)識(shí)，利用元素周期律以及對(duì)已知元素及其化合物性質(zhì)的研究思路和方法，研究其及其化合物的性質(zhì)。交流·研討1.比較碳、硅、磷的性質(zhì)。2.硅及其化合物有哪些？嘗試寫出它們的化學(xué)式。3.請(qǐng)預(yù)測(cè)硅及其化合物的化學(xué)性質(zhì)，并說(shuō)明預(yù)測(cè)依據(jù)。交流·研討硅及其化合物的化學(xué)式化學(xué)性質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)依據(jù)化合價(jià)原子半徑原子得失電子能力

元素

元素位置元素性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)最外層電子數(shù)電子層數(shù)核電荷數(shù)原子序數(shù)族周期比較元素性質(zhì)的方法1.比較碳、硅、磷的性質(zhì)。C612.01Si1428.09P1530.97第2周期第ⅣA族第3周期第ⅣA族第3周期第ⅤA族+14284+624+15285既不容易得電子也不容易失電子非金屬性強(qiáng)于硅位置原子結(jié)構(gòu)元素性質(zhì)交流·研討

硅、磷元素位于同一周期，硅原子的核電荷數(shù)較小，原子半徑較大，原子核對(duì)最外層電子的吸引作用較弱，因此硅原子得電子能力（非金屬性）比磷原子弱。

硅、碳元素位于同一主族，硅原子電子層數(shù)較多，原子半徑較大，原子核對(duì)最外層電子的吸引作用較弱，硅原子得電子能力（非金屬性）比碳原子弱。三、預(yù)測(cè)元素及其化合物的性質(zhì)元素周期表的應(yīng)用1.硅元素的原子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)分析原子結(jié)構(gòu)示意圖周期表中的位置最高正價(jià)最低負(fù)價(jià)元素類別得電子能力+4-4非金屬較弱第3周期ⅣA族+14284元素周期表的應(yīng)用2.硅及其化合物的性質(zhì)預(yù)測(cè)化學(xué)式物質(zhì)類別化學(xué)性質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)依據(jù)

非金屬單質(zhì)酸性氧化物酸三、預(yù)測(cè)元素及其化合物的性質(zhì)SiO2H2SiO3具有酸性氧化物的性質(zhì)具有氧化性Si與C同主族，CO2是酸性氧化物Si元素為+4價(jià)化學(xué)性質(zhì)不活潑，但在一定條件下能與氧氣等發(fā)生反應(yīng)，具有還原性具有酸的性質(zhì)，能與堿反應(yīng)，但酸性較弱，弱于碳酸、磷酸Si與C同主族，非金屬性：Si<C與碳同主族,與碳單質(zhì)具有相似的化學(xué)性質(zhì)，C有還原性Si與P同周期，非金屬性：Si<PSiNa2SiO3鹽白色固體，易溶于水，與比硅酸酸性強(qiáng)的一些酸反應(yīng)，生成難溶于水的硅酸屬于弱酸的正鹽，可與強(qiáng)酸反應(yīng)生成硅酸元素周期表的應(yīng)用3.化學(xué)性質(zhì)驗(yàn)證三、預(yù)測(cè)元素及其化合物的性質(zhì)1.硅與半導(dǎo)體材料硅是常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的半導(dǎo)體材料。硅及其化合物與非金屬材料的化邊學(xué)身半導(dǎo)體材料特指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類材料。硅常溫下是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的半導(dǎo)體材料，主要用于制造芯片和太陽(yáng)能電池。自然界中沒有游離態(tài)的硅。工業(yè)上用焦炭在電爐中還原二氧化硅得到含有少量雜質(zhì)的粗硅；將粗硅提純后，可以得到用作半導(dǎo)體材料的高純硅。硅與半導(dǎo)體材料工業(yè)制硅SiO2+2C====Si（粗硅）+2CO↑高溫Si（粗硅）+2Cl2====SiCl4高溫SiCl4+2H2====Si（高純硅）+4HClSiO2粗硅CO高溫SiCl4①焦炭②Cl2高溫H2HCl純硅高溫③高溫元素周期表的應(yīng)用(1)硅Si＋O2

===SiO2Si＋2Cl2

===SiCl4高溫Si＋2NaOH

＋H2O===Na2SiO3＋H2↑Si＋2F2

===SiF4Si＋4HF

===SiF4↑＋2H2↑硅與氫氟酸與NaOH溶液與非金屬單質(zhì)元素周期表的應(yīng)用2.二氧化硅與光導(dǎo)纖維二氧化硅廣泛存在于自然界中，沙子、石英和水晶的成分都是二氧化硅。

二氧化硅制成的光導(dǎo)纖維克服了聲音信號(hào)和圖像信號(hào)在銅絲或鋁絲中傳播損耗大的缺點(diǎn)，節(jié)約了大量金屬資源。此外還可以應(yīng)用于能量傳輸、信息處理，遙測(cè)遙控和醫(yī)療器械。的化邊學(xué)身二氧化硅與光導(dǎo)纖維二氧化硅廣泛存在于自然界中，沙子、石英和水晶的主要成分都是二氧化硅。二氧化硅常被用來(lái)制造高性能的現(xiàn)代通信材料-----光導(dǎo)纖維(簡(jiǎn)稱“光纖”)。光纖通信克服了聲音信號(hào)和圖像信號(hào)在銅絲或鋁絲媒介中傳播損耗大的缺點(diǎn)，并節(jié)約了大量金屬資源。光纖除了用于通信外，還用于能量傳輸、信息處理、遙測(cè)遙控和醫(yī)療器械制造等方面。硅及其化合物與非金屬材料沙子水晶光導(dǎo)纖維元素周期表的應(yīng)用(2)二氧化硅——酸性氧化物SiO2與碳反應(yīng)與氫氟酸反應(yīng)與堿反應(yīng)與鹽反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)SiO2＋2C

===Si＋2CO↑高溫SiO2＋2NaOH

===Na2SiO3＋H2OSiO2＋Na2CO3

===Na2SiO3

＋CO2↑高溫SiO2＋CaO===CaSiO3

高溫SiO2+4HF===

SiF4↑+2H2O盛堿液的試劑瓶要用橡膠塞工業(yè)制粗硅弱氧化性唯一不溶于水、也不與水反應(yīng)的酸性氧化物刻蝕玻璃酸性氧化物元素周期表的應(yīng)用硅及其化合物的化學(xué)式化學(xué)性質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)依據(jù)H2SiO3①具有酸的性質(zhì)，能與堿反應(yīng)，但酸性較弱，酸性弱于碳酸、磷酸等與碳同主族，與磷同周期，非金屬性弱于碳和磷硅膠干燥劑硅膠干燥劑是一種高微孔結(jié)構(gòu)的高活性吸附劑，通常用硅酸凝膠(H2SiO3)經(jīng)老化脫水等一系列處理過(guò)程而制得?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，除強(qiáng)堿、氫氟酸外不和任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。具強(qiáng)烈的吸濕性能。廣泛用于儀器儀表、設(shè)備機(jī)械、皮革箱包食品藥品等的貯存和運(yùn)輸中的防潮、防霉和銹蝕。元素周期表的應(yīng)用3.硅酸溶解性難溶于水弱酸性酸性弱于碳酸Na2SiO3

＋CO2＋H2O

===H2SiO3↓＋Na2CO3

不穩(wěn)定性H2SiO3===SiO2＋H2O↑制備由可溶性硅酸鹽與較強(qiáng)酸（碳酸、鹽酸、硫酸等）反應(yīng)制得Na2SiO3＋2HCl

===H2SiO3↓＋2NaCl

SiO2是H2SiO3的酸酐高溫下Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑也能發(fā)生,原因（CO2是低沸點(diǎn)、易揮發(fā)的氣體,SiO2是高沸點(diǎn)、難揮發(fā)的固體。）白色膠狀固體的化邊學(xué)身硅及其化合物與非金屬材料硅酸鹽是由硅元素、氧元素和金屬元素組成的化合物的總稱，在自然界分別極廣。硅酸鹽材料(如陶瓷、玻璃、水泥等)是無(wú)機(jī)非金屬材料的主要分支之一，有著悠久的歷史。陶瓷材料是人類應(yīng)用最早的硅酸鹽材料。硅酸鹽與無(wú)機(jī)非金屬材料的化邊學(xué)身硅酸鹽與無(wú)機(jī)非金屬材料

玻璃的種類很多，除普通玻璃外還有鉛玻璃、有色玻璃、鋼化玻璃等。制造普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英。硅及其化合物與非金屬材料SiO2＋Na2CO3

===Na2SiO3

＋CO2↑高溫SiO2＋CaCO3

===CaSiO3

＋CO2↑高溫的化邊學(xué)身硅酸鹽與無(wú)機(jī)非金屬材料

水泥是非常重要的建筑材料。普通水泥的主要成分是硅酸二鈣、硅酸三鈣、鋁酸三鈣等。硅及其化合物與非金屬材料硅酸二鈣：2CaO·SiO2硅酸三鈣：3CaO·SiO2鋁酸三鈣：3CaO·Al2O3的化邊學(xué)身新型無(wú)機(jī)非金屬材料隨著信息科學(xué)、能源技術(shù)、航天技術(shù)、生物工程等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些具有特殊結(jié)構(gòu)、特殊功能的新型無(wú)機(jī)非金屬材料，如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷和壓電陶瓷等，相繼被研制出來(lái)。硅及其化合物與非金屬材料生物陶瓷壓電陶瓷耳機(jī)4.硅酸鹽與無(wú)機(jī)非金屬材料材料有機(jī)高分子材料金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料玻璃水泥陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷生物陶瓷元素周期表的應(yīng)用半導(dǎo)體材料1.利用元素周期表尋找新材料四、元素周期表及元素周期律的應(yīng)用元素周期表的應(yīng)用1.利用元素周期表尋找新材料四、元素周期表及元素周期律的應(yīng)用催化劑元素周期表的應(yīng)用尋找耐高溫、耐腐蝕的材料，用以制造火箭、導(dǎo)彈、宇宙飛船等1.利用元素周期表尋找新材料四、元素周期表及元素周期律的應(yīng)用鈦鉭鉬鎢元素周期表的應(yīng)用尋找用于制農(nóng)藥的材料(非金屬F、Cl、S、P等)1.利用元素周期表尋找新材料四、元素周期表及元素周期律的應(yīng)用元素周期表的應(yīng)用根據(jù)元素在周期表中的位置，推測(cè)元素的原子結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)其主要性質(zhì)，為研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、發(fā)現(xiàn)新元素、合成新物質(zhì)等提供許多有價(jià)值的指導(dǎo)。四、元素周期表及元素周期律的應(yīng)用2.科學(xué)預(yù)測(cè)鎵是化學(xué)史上第一個(gè)先從理論預(yù)言，后在自然界中被發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證的化學(xué)元素。1871年，門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期表中鋁元素下面有個(gè)間隙尚未被占據(jù)，他預(yù)測(cè)這種未知元素的原子量大約是68，密度為5.9g/cm3，性質(zhì)與鋁相似，他的這一預(yù)測(cè)被法國(guó)化學(xué)家布瓦邦德朗證實(shí)了。布瓦邦德朗從1865年開始用分光鏡尋找這個(gè)元素，直到1875年9月，在閃鋅礦礦石(ZnS)中提取鋅的原子光譜上觀察到了一個(gè)新的紫色線，于同一年通過(guò)電解鎵的氫氧化物得到了這種新的金屬Ga?！拔弧獦?gòu)—性”關(guān)系應(yīng)用核心素養(yǎng)核外電子排布周期序數(shù)、族序數(shù)單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)單質(zhì)及其化合物的特性原子結(jié)構(gòu)元素周期表中的位置元素周期表中的位置周期序數(shù)、族序數(shù)原子結(jié)構(gòu)單質(zhì)及其化合物的特性“位—構(gòu)—性”關(guān)系應(yīng)用結(jié)構(gòu)位置性質(zhì)核電荷數(shù)、原子序數(shù)核外電子數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)元素性質(zhì)單質(zhì)性質(zhì)化合物性質(zhì)離子性質(zhì)周期主族同周期元素性質(zhì)的遞變性同主族元素性質(zhì)的相似性及遞變性核心素養(yǎng)制造中國(guó)芯

助力中國(guó)夢(mèng)研究物質(zhì)性質(zhì)的方法

1.下列物品或設(shè)備：①水泥路橋②門窗玻璃③水晶鏡片④石英鐘表⑤瑪瑙手鐲⑥硅太陽(yáng)能電池⑦光導(dǎo)纖維⑧計(jì)算機(jī)芯片。所用材料為SiO2或要用到SiO2的是(

)A．①②③④⑤⑦B．全部C．⑥⑧D．

①②⑦⑧學(xué)習(xí)·理解A2.短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序數(shù)依次增大，甲和乙形成的氣態(tài)氫化物的水溶液呈堿性，乙位于第ⅤA族，甲和丙同主族，丁的最外層電子數(shù)和電子層數(shù)相等，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．原子半徑：甲>丙B．單質(zhì)的還原性：丁>丙C．乙的氫化物是同族中氫化物還原性最強(qiáng)的D．乙、丙、丁的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能相互反應(yīng)學(xué)習(xí)·理解D【解析】由甲、乙形成的氫化物水溶液呈堿性可知，該氫化物為氨，則甲為氫元素，乙為氮元素；丁的原子序數(shù)最大，且最外層電子數(shù)和電子層數(shù)相等，丁為鋁元素；丙的原子序數(shù)比氮大但比鋁小，且丙與氫同主族，則丙為鈉元素。應(yīng)用

·實(shí)踐A3.鉻可用于制造不銹鋼、汽車零件、工具、磁帶和錄像帶等。鉻的金屬性位于鋅和鐵之間，根據(jù)元素周期律的知識(shí)，下列有關(guān)鉻的性質(zhì)說(shuō)法不正確的是(

)A．鉻與冷水能發(fā)生劇烈反應(yīng)B．Cr(OH)3的堿性比NaOH的弱C．高溫條件下，Al能與Cr2O3反應(yīng)置換出CrD．鉻能與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)【解析】由元素周期律知，金屬性Na＞Al＞Zn＞Cr＞Fe，故鉻與冷水不能發(fā)生劇烈反應(yīng)。應(yīng)用

·實(shí)踐4.A、B、C、D都是短周期元素，原子半徑D>C>A>B，其中A、B處于同一周期，A、C處于同一主族。C原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)等于A、B原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)之和，C原子最外層電子數(shù)是D原子最外層電子數(shù)的4倍。試回答下列問題。(1)這4種元素分別是：A________，B________，C________，D________。(2)4種元素中能形成的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由大到小的順序_______________。(3)A與B形成的三原子分子的化學(xué)式是__________，B與D形成的原子個(gè)數(shù)之比為1：1的化合物的化學(xué)式是____________________。(4)A元素的某氧化物與D元素的某含氧化合物反應(yīng)生成單質(zhì)的化學(xué)方程式是_________________________________________。2CO2＋2Na2O2

===

2Na2CO3＋O2碳

氧

硅

鈉

H2O>CH4>SiH4CO2Na2O2應(yīng)用

·實(shí)踐5.據(jù)有關(guān)媒體報(bào)道，美國(guó)華裔科學(xué)家葉軍領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)研究小組成功制造出全球最準(zhǔn)確的時(shí)鐘，兩億年誤差不足一秒。它是一個(gè)鍶原子鐘，比銫原子噴泉鐘準(zhǔn)確得多，估計(jì)將可大大促進(jìn)不同的電訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，將使全球各地的船只導(dǎo)航變得更為準(zhǔn)確。請(qǐng)根據(jù)鍶、銫在元素周期表中的位置，推斷下列內(nèi)容：(1)鍶元素屬于________(填“金屬”或“非金屬”)元素，金屬性比鈣元素________(填“強(qiáng)”或“弱”)，鍶原子的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為________，原子核外有______個(gè)電子層，其原子半徑________鎂(填“大于”、“小于”或“等于”)；銫的原子核外共有________層電子。(2)銫與水起劇烈反應(yīng)，放出____色氣體，同時(shí)使滴有紫色石蕊試液的溶液顯_____色，因?yàn)開_________________________________(寫出化學(xué)方程式)。(3)碳酸鍶是____色粉末，與鹽酸反應(yīng)離子方程式為_____________________________。金屬?gòu)?qiáng)385大于6無(wú)藍(lán)2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑白SrCO3＋2H＋===Sr2＋＋CO2↑＋H2OA、B、D三種單質(zhì)(分別由X、Y、Z元素組成)和甲、乙、丙、丁、戊五種化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示(某些條件已略去)。其中丁是一種高能燃料，分子中含有18個(gè)電子，其組成元素與丙相同。應(yīng)用

·實(shí)踐元素編號(hào)元素性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu)信息X第三周期元素，簡(jiǎn)單離子半徑最小的元素Y其最簡(jiǎn)單氫化物丙的水溶液呈堿性Z原子核外電子數(shù)和所在周期數(shù)相等6.現(xiàn)有部分短周期元素的信息如表所示：(1)元素X在周期表中的位置是__________________。(2)單質(zhì)B的電子式為________