資源簡介

(共44張PPT)
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第1章　原子結構　
元素周期律
第3節　元素周期表的應用
第3課時　預測元素及其化合物的性質
核心素養 學業要求
提高基于理論進行預測、提出假設的能力和基于實驗事實概括、推理得出結論的能力。 1.以硅及其化合物為例，學會從元素在周期表中的位置、物質類別、元素化合價等角度認識含有該元素物質的化學性質，形成對元素及其化合物的多維立體認識網絡。
2.了解元素周期表與元素周期律的應用，建立“位、構、性”關系應用的思維模型。
學生自主學習
01
課時作業
03
目錄
CONTENTS
課堂互動探究
02
學生自主學習
一、元素周期表的應用
1．認識元素的性質
元素的性質通常包括__________、 ________、 _______________________等，可以根據___________________和元素在元素周期表中的_____認識元素的性質。
2．在科技生產中的應用
元素化合價
原子半徑
元素原子的得失電子能力
元素原子結構的特點
位置
半導體
催化劑
二、硅及其化合物的性質及用途
1．硅的存在
硅在地殼中的含量僅次于____，硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。
2．硅及其氧化物的性質及用途
(1)硅原子的最外層有__ 個電子，最高化合價為____ 價，最低化合價為____ 價，硅屬于______元素；與同周期磷元素相比，其核電荷數____，原子半徑____，原子核對最外層電子的吸引作用____，因此硅元素原子的得電子能力____。
氧
4
＋4
－4
非金屬
較小
較大
較弱
較弱
(2)硅是常溫下化學性質穩定的__________，主要用于制造______和____________，自然界中沒有游離態的硅；二氧化硅(SiO2)屬于_____氧化物，能與_______緩慢反應，高溫時能與____________反應；二氧化硅中的硅元素為＋4價，因此二氧化硅具有氧化性，能與某些_______反應；硅酸(H2SiO3)的酸性____于碳酸，硅酸可以由_______________與鹽酸、硫酸等反應制得。此外，二氧化硅與其他物質一樣，還具有一些特殊的性質，例如，二氧化硅雖然屬于酸性氧化物，但能與_______反應，該反應曾用于_________。SiO2常被用來制造__________。
半導體材料
芯片
太陽能電池
酸性
堿溶液
堿性氧化物
還原劑
弱
硅酸鈉(Na2SiO3)
氫氟酸
刻蝕玻璃
光導纖維
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)硅在地殼中的含量僅次于氧，自然界中沒有游離態的硅。(　　)
(2)硅原子最外層有4個電子，既不易得到電子，也不易失去電子。(　　)
(3)二氧化硅為酸性氧化物，與任何酸都不能反應。(　　)
(4)硅酸鈉溶液中加入鹽酸，有硅酸生成。(　　)
(5)二氧化硅是很好的半導體材料。(　　)
×
√
√
√
×
2．在元素周期表中某區域的一些元素中可尋找到半導體材料，它們是(　　)
A．左下方區域的金屬元素
B．金屬元素和非金屬元素分界線附近的元素
C．右上方區域的非金屬元素
D．稀有氣體元素
3．已知鈹(Be)的原子序數為4，下列對鈹及其化合物的敘述中，正確的是(　　)
A．鈹的原子半徑大于硼的原子半徑
B．氯化鈹難溶于水
C．氫氧化鈹的堿性比氫氧化鈣的強
D．單質鈹跟冷水反應迅速產生氫氣
4．有些科學家提出硅是“21世紀的能源”，這主要是由于作為半導體材料的硅在太陽能發電過程中具有重要的作用。下列關于硅的說法不正確的是(　　)
A．高純度的單質硅被廣泛用于制作計算機芯片
B．硅可由二氧化硅還原制得
C．常溫時硅與水、空氣和酸不反應，但能與氫氟酸反應
D．自然界硅元素的貯量豐富，并存在大量的單質硅
5．下列溶液能用玻璃瓶盛放，但不能用玻璃塞的是(　　)
A．Na2SO4溶液 B．HF溶液
C．NaOH溶液 D．NaCl溶液
課堂互動探究
探究一　元素周期表的應用
1．元素周期表中金屬元素與非金屬元素的分區
金屬元素和非金屬元素在元素周期表中有相對明確的分區現象。如圖所示，虛線左面是金屬元素，右面是非金屬元素。
(1)在分界線的左側(ⅠA族)還包括非金屬元素氫。
(2)元素周期表的左下方是金屬性最強的元素銫(Fr是放射性元素，除外)，右上方是非金屬性最強的元素氟。堿性最強的是CsOH，酸性最強的含氧酸是HClO4。
(3)由于元素的金屬性和非金屬性之間沒有嚴格的界線，因此，位于分界線附近的元素既能表現出一定的金屬性，又能表現出一定的非金屬性。
2．元素周期律和元素周期表的意義
(1)利用元素周期律與周期表指導人類發現新元素，并根據元素周期表推斷新元素的原子結構和性質。
(2)在生產中的應用
①在元素周期表中金屬元素與非金屬元素分界處尋找半導體材料。
②在過渡元素中尋找催化劑和耐高溫、耐腐蝕的合金材料，如中學常用的催化劑鎳、鐵、釩、錳等。
③在元素周期表右上方的非金屬元素中選擇低毒高效農藥所含有的元素，如氯、硫、磷等。
1．如圖所示，元素周期表中的金屬和非
金屬元素的分界線處用虛線表示。
下列說法正確的是(　　)
A．虛線左下方的元素均為非金屬元素
B．緊靠虛線兩側的元素都是具有金屬性和非金屬性的金屬元素
C．可在虛線附近尋找半導體材料(如Ge、Si等)
D．可在虛線的右上方，尋找耐高溫材料
解析　A項，虛線左下方的元素均為金屬元素，錯誤；B項，緊靠虛線兩側的元素不一定都是金屬元素，如硅是非金屬元素，錯誤；D項，在過渡元素中可尋找耐高溫材料，在非金屬元素中尋找制農藥的元素，錯誤。
2．根據元素周期律和元素周期表的知識分析下面的推斷，其中錯誤的是 (　　)
A．短周期主族元素中半徑最大的是Na
B．Sr(OH)2的堿性強于Ba(OH)2
C．砹(At)的單質是有色固體，HAt很不穩定
D．AsH3是無色、有毒的氣體
解析　同主族元素從上到下金屬性減弱，元素最高價氧化物對應的水化物堿性減弱，故堿性：Sr(OH)2元素性質與元素在周期表中位置的關系
探究二　硅及其化合物的性質
1．硅的性質
(1)常溫下，硅能與F2、HF和強堿溶液反應
Si＋2F2===SiF4
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
其中Si與HF、強堿溶液反應均產生H2是Si的特性。
3．硅谷是世界上最知名的電子工業集中地，以硅芯片的設計與制造著稱于世。下列有關硅的說法中正確的是(　　)
A．硅既不易失去電子又不易得到電子，所以既不能做氧化劑，又不能做還原劑
B．硅是構成礦物和巖石的主要元素，硅在地殼中的含量居第一位
C．硅的化學性質不活潑，在自然界中以游離態的形式存在
D．在電子工業中，硅是最重要的半導體材料
解析　在一定條件下，硅可以發生氧化還原反應，A錯誤；硅在地殼中的含量居第二位，B錯誤；自然界中只有化合態的硅，C錯誤。
4．下列物質：①水；②氫氟酸；③燒堿溶液；④濃硫酸；⑤氧化鈣；⑥濃硝酸；⑦碳酸鈉固體。其中，在一定條件下能與SiO2反應的是(　　)
A．只有②③⑤⑦ B．只有①③⑤⑥
C．只有①④⑥ D．全部
本課小結
1．元素周期表中的“位”“構”“性”
2．硅及其重要化合物間的轉化關系
課時作業
一、選擇題(每小題只有1個選項符合題意)
1．砷為第4周期ⅤA族元素，根據它在周期表中的位置推測，砷不可能具有的性質是(　　)
A．AsH3比NH3穩定性強
B．可以存在－3、＋3、＋5等多種化合價
C．As2O5對應水化物的酸性比H3PO4弱
D．砷的非金屬性比磷弱
解析　N、As均為ⅤA族元素，分別位于第2、4周期，根據元素周期律判斷，As比N的非金屬性弱，NH3比AsH3穩定性強。
2．已知某元素的最高化合價為＋7價，下列說法中正確的是(　　)
A．該元素在元素周期表中一定處于ⅦA族
B．該元素可能是氟元素
C．該元素的某種化合物可能具有漂白性
D．該元素的單質沒有還原性
解析　元素的最高化合價為＋7價，不一定位于ⅦA族，例如KMnO4中Mn化合價為＋7價，但Mn不位于ⅦA族，A錯誤；氟元素沒有正價，B錯誤；可能為氯元素，氯元素形成的次氯酸有漂白性，C正確；若為氯氣，氯氣與水反應時既作氧化劑又作還原劑，有還原性，D錯誤。
3．鍺和鋁在周期表中處于對角線位置，二者的單質及化合物的性質對應相似。下列關于鍺及其化合物的推斷正確的是(　　)
A．鍺不能與強堿溶液反應
B．氫氧化鍺具有兩性
C．氧化鍺易溶于水
D．氧化鍺的化學式為Ge2O3
解析　鋁能和強堿溶液反應，鍺也能和強堿溶液反應，故A錯誤；氫氧化鋁具有兩性，則氫氧化鍺也具有兩性，故B正確；氧化鋁不易溶于水，則氧化鍺也不易溶于水，故C錯誤；Ge位于ⅣA族，其最高價為＋4，所以氧化鍺的化學式為GeO2，故D錯誤。
4．下列說法中不正確的是(　　)
A．硅是非金屬元素，但它的單質是灰黑色有金屬光澤的固體
B．硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料
C．硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質反應
D．自然界中不存在游離態的硅
解析　硅常溫下可與F2、HF、NaOH溶液等發生反應。
解析　Na2SiO3可以將磨口玻璃塞與試劑瓶黏在一起，因此不可用玻璃塞，故A錯誤；光導纖維的主要成分是SiO2，故B錯誤；高溫下，二氧化硅能和碳酸鈉反應，是利用了高沸點物質制備揮發性物質，不能說明碳酸酸性弱于硅酸，故D錯誤。
6．下列物質的變化，不能通過一步化學反應完成的是(　　)
A．CO2→H2CO3 B．SiO2→Na2SiO3
C．SiO2→H2SiO3 D．Na2O2→Na2CO3
解析　SiO2不能與水直接反應生成H2SiO3。
7．某同學用如圖所示的裝置及藥品進行酸性強弱比較的實驗，下列說法正確的是(　　)
A．①和②中發生的反應均為氧化還原反應
B．向Na2SiO3飽和溶液中滴加酚酞溶液，無明顯現象
C．一段時間后②中有膠狀物質生成
D．該實驗能證明酸性強弱的順序是碳酸>硫酸>硅酸
8．運用元素周期律分析下列推斷，其中錯誤的是(　　)
A．鈹的氧化物的水化物可能具有兩性
B．砹單質是一種有色固體
C．硒化氫(H2Se)是比H2S穩定的氣體
D．硫酸鍶難溶于水
解析　C項，由于元素的非金屬性S>Se，所以相應的氫化物的穩定性H2Se比H2S弱，錯誤。
9．X元素和Y元素的原子，在化學反應中都易失去電子而形成與Ne相同的電子層結構，已知X的原子序數比Y的大，下列說法中正確的是(　　)
A．X元素的金屬性比Y元素的強
B．X和Y的單質都不能從水中置換出氫氣
C．Y元素的氫氧化物的堿性比X元素的弱
D．X元素的最高正化合價比Y元素的高
解析　由題意可知X、Y在同一周期且均為金屬元素，由X的原子序數比Y的大可知X的金屬性比Y的弱，氫氧化物的堿性比Y的弱，最高正化合價比Y的高，Y為Na時可發生反應2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，能從水中置換出氫氣。
10．元素周期律可以指導人們進行規律性的推測和判斷。下列說法不合理的是(　　)
A．由水溶液的酸性：HCl>H2S，可推斷出元素的非金屬性：Cl>S
B．若X＋和Y2－的核外電子層結構相同，則原子序數：X>Y
C．已知ⅡA族的硫酸鹽溶解性：MgSO4易溶于水，CaSO4微溶于水，可推斷出SrSO4難溶于水，但溶解度比BaSO4大
D．Cs和Ba分別位于第6周期ⅠA族和ⅡA族，堿性：CsOH>Ba(OH)2
解析　A項，應利用元素最高價氧化物對應水化物的酸性比較Cl、S的非金屬性，錯誤。
11．M、N、Q、P為四種短周期元素，已知M、Q同主族，N、P同周期；M的氣態氫化物比Q的穩定；N的陽離子比P的陽離子的氧化性強；N的陽離子比Q的陰離子少一個電子層。下列表示中，正確的是(　　)
A．原子序數：M>N>Q>P
B．非金屬性強弱：Q>M
C．原子半徑：P>N>Q>M
D．簡單離子半徑：P>N>Q>M
解析　M、N、Q、P是4種短周期元素，M、Q同主族，M的氣態氫化物比Q的穩定，所以M、Q為非金屬元素，原子序數：Q>M，M處于第2周期，Q處于第3周期；N的陽離子比Q的陰離子少一個電子層，則N、Q、P同周期，均處于第3周期，N為金屬元素；N的陽離子比P的陽離子的氧化性強，則金屬性：NN>P>M，A錯誤；M、Q同主族，M的氣態氫化物比Q的氣態氫化物穩定，所以非金屬性：M>Q，B錯誤；M、N、P離子的核外電子排布相同，Q離子核外比M、N、P離子多一個電子層，電子層數越多，離子半徑越大，所以Q離子半徑最大，D錯誤。
二、非選擇題
12．硅是無機非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質量的90%以上。
(1)下列物質不屬于硅酸鹽的是________。
A．陶瓷 B．玻璃
C．水泥 D．生石灰
(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式為_____________________________，工藝師常用________(填物質名稱)來雕刻玻璃。
D
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
氫氟酸
(3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作________。Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應制得，高溫熔融純堿時下列坩堝可選用的是________。
A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝
C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝
防火劑
D
解析　(3)含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能與Na2CO3在高溫下反應，故不能用以上材質的坩堝熔融純堿。
元素 相關信息 原子半徑關系
W 其中一種核素的質量數為18，中子數為10
X 與Ne原子的核外電子數相差1
Y 單質是一種常見的半導體材料
Z 非金屬性在同周期主族元素中最強
13．已知W、X、Y、Z是短周期的四種元素，其相關信息與原子半徑關系如表所示：
(1)W元素位于元素周期表第________周期________族，W與X形成化合物的化學式為____________________。
(2)W、X、Z的簡單離子半徑由大到小的順序為____________________(用離子符號表示)。
(3)實驗室制備Y的最高價氧化物對應水化物的方法是____________________
______________________(寫出操作方法)，Y的最高價氧化物與X的最高價氧化物對應水化物反應的離子方程式為______________________________。
(4)Y、Z的最高價氧化物對應水化物的酸性由強到弱的順序為____________。
2
ⅥA
Na2O、Na2O2
r(Cl－)>r(O2－)>r(Na＋)
　　向Na2SiO3溶液中滴加稀鹽酸即可生成H2SiO3
HClO4>H2SiO3

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