化学：《硅 无机非金属材料》课件3（45张PPT）（鲁科版必修1）

第四章第 一 节 硅 无 机 非 金 属 材 料 在 前 面 一 章 里 我 门 主 要 学 习 了 碳 、 氮 、 硫等 一 些 非 金 属 元 素 的 单 质 及 化 合 物 ， 今 天我 们 来 学 习 新 内 容 。 现 在 请 大 家 来 看 下 面 的 一 组 图 片 瓷 器 是 中 国 最 伟 大 的 创 造 之 一 ， 所 以 中 国 被 誉 为 “ 瓷 国 ” 制 作 陶 瓷 的 工 艺 流 程 秦 始 皇 陵 兵 马 俑 是 “ 世 界 八 大 奇 迹 ” 之 一 ， 是 二 十 世 纪 最 伟 大 的 发现 水 晶 晶 莹 剔 透 ， 常 被 人 们 看 作 纯 洁 和 永 恒 的 象 征 太 阳 能 电 池 太 阳 能 电 池 以 其 易 获 得 、 无 污 染 等 特 点 ， 应 用 越 来 越 广 泛 以 上 图 片 有 什 么 共 同 之 处 ？其 物 质 中 都 含 有 硅 元 素 4-1 硅 无 机 非 金 属 材 料一 、 单 质 硅 硅 的 含 量 、 存 在 形 态 、 物 理 性 质 、 化 学 性 质 、 工 业 制 法 、 用 途二 、 二 氧 化 硅 及 光 导 纤 维 二 氧 化 硅 的 结 构 、 物 理 性 质 、 化 学 性 质 、 用 途 光 导 纤 维 的 性 质 和 用 途 三 、 硅 酸 盐 与 无 机 非 金 属 材 料 硅 统 硅 电 池硅 灯硅 电 子 配 件 联 想 质 疑1、 计 算 机 的 芯 片 、 传 导 电 话 的 电 缆 、 化 学 实 验 的 玻 璃 仪 器 它 们 是 用 什 么 材 料 制 成 的 ？2、 查 阅 资 料 并 了 解 除 了 传 统 的 无 机 非 金 属 材 料 外 ， 还 有 哪 些 无 机 非 金 属 材 料 ？ 一 、 半 导 体 材 料 与 单 质 硅半 导 体 材 料 是 指 导 电 能 力 介 于 于 导 体 和 绝 缘 体之 间 的 一 类 材 料 。 硅 在 地 壳 中 的 含 量 仅 次 氧 ，储 量 丰 富 ， 现 已 成 为 应 用 广 泛 的 半 导 体 材 料 。硅 在 地 壳 中 的 含 量 分 布 图 ， 如 下 ： 氧 48.6% 硅 26.3% 铝 7.73%铁 4.75%钙 3.45%钠 2.74%钾 2.47%镁 2.00%氢 0.16%其 他1.20% n 观 察 硅 单 质 的 实 物 图 片n 并 阅 读 教 材 P104第 一 段 ， 总 结 硅 的 物 理 性 质 、 硅 单 质 的 性 质硅 有 晶 体 硅 和 无 定 形 硅 两 种 。 晶体 硅 是 灰 黑 色 、 有 金 属 光 泽 、 硬而 脆 的 固 体 。晶 体 硅 的 结 构 类 似 于 金 刚 石 ， 熔点 和 沸 点 都 很 高 ， 硬 度 大 。导 电 性 介 于 导 体 和 绝 缘 体 之 间 。物理性质 思 考 ：1、 硅 的 化 学 性 质 是 什 么 ？2、 写 出 硅 的 原 子 结 构 示 意 图 ， 与 所 学 过 的 哪 种 元 素 有 相 似 之 处 ？ 4567231碳族元素在元素周期表中的位置CSiGeSnPb A周期 常 温 下 很 稳 定 ， 在 高 温 或 点燃 的 条 件 下 有 较 强 还 原 性 。 常 温 下 很 稳 定 ， 高 温 时 也 能 发生 反 应 。 碳 与 硅 化 学 性 质 比 较 碳 （ C ） 硅 （ Si）Si+O2 = SiO2Si+2Cl2=SiCl4 *Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 + 2H *Si+4HF=SiF 4+2H2*C + O 2 CO 2C+CO 2 2COC+CuO CO+CuC+H 2O(气 ) CO+H 2C+2H 2SO 4(浓 ) CO 2 +2SO 2+2H 2O *C+4HNO 3(浓 ) CO 2 +4NO 2+2H 2O2C+O 2 2CO 2、 硅 的 工 业 制 法 制 粗 硅 ：SiO2 +2C =Si + 2CO 硅 铁硅 锰 合 金硅 钡 合 金氧 化 剂 ： SiO2 得 到 电 子 发 生 还 原 反 应高 温还 原 剂 ： C 失 去 电 子 发 生 氧 化 反 应（ 粗 硅 ） 小 资 料 ：硅 芯 片 、 大 规 模 集 成 电 路 及 相 应 的 计 算 机 技 术 都 需 要 有高 纯 度 的 硅 才 能 实 现 ， 所 以 需 要 对 粗 硅 进 行 提 纯 ：提 纯 ： Si+2Cl2=SiCl4 （ 粗 硅 ） SiCl4+2H 2=Si+4H Cl （ 高 纯 硅 ）高 温 高 温 （ 3、 硅 的 用 途 ： 硅 不 但 用 于 制 造 晶 体 管 、 集 成 电 路 ，还 用 于 制 造 硅 整 流 器 和 太 阳 能 电 池 等 。此 外 ， 硅 合 金 的 用 途 也 很 广 。 如 含 硅 4%的 钢 具 有 良 好 的 导 磁 性 ， 可 用 于 制 造 变 压器 铁 芯 ； 含 硅 15%左 右 的 钢 具 有 良 好 的 耐酸 性 ,可 用 于 制 造 耐 酸 设 备 。 光 导 纤 维 交 流 研 讨 ： 1、 从 物 质 分 类 的 角 度 来 看 ， 二 氧 化 硅 属 于 哪 类 物 质 ？ 2、 二 氧 化 硅 可 能 具 有 哪 些 化 学 性 质 ？ 二 、 二 氧 化 硅 与 光 导 纤 维 二 氧 化 硅 广 泛 存 在 于 自 然 界 中 ， 沙 子 、 石英 的 主 要 成 分 就 是 二 氧 化 硅 1、 SiO2的 物 理 性 质 ： 沸 点 高 、 硬 度 大 、 不 溶 于 水 、 不导 电 的 晶 体 二 氧 化 硅 晶 体 是 由 由 氧 原 子 和 硅 原 子 构 成 的 SiO2的 结 构 示 意 图 2、 二 氧 化 硅 与 二 氧 化 碳 的 比较 二 氧 化 碳 CO2 二 氧 化 硅 SiO2物 质 分 类与 碱 性 氧 化物 反 应与 碱 反 应与 水 反 应与 HF反 应 均 属 于 酸 性 氧 化 物CO2 CaO CaCO3 CaO SiO2 CaSiO3高 温CO 2 2NaOH Na2CO3+H2O SiO2 2NaOH Na2SiO3+H2OCO2 H2O H2CO3 不 反 应 不 反 应 SiO2+4H F=SiF4+ 2H 2O 阅 读 教 材 P105归 纳 二 氧 化 硅 的 用 途(1)水 晶 用 于 制 造 电 子 仪 器 的 重 要 部 件 、 光学 仪 器 、 工 艺 品(2)光 导 纤 维 原 料(3)制 玻 璃 3、 光 导 纤 维光 导 纤 维 （ 二 氧 化 硅 ）主 要 特 性 抗 干 扰 性 能 好 ， 不 发 生 辐 射 ； 通 讯 质 量 好 ； 质 量 轻 、 耐 腐 蚀主 要 用 途 用 于 通 讯 外 ， 还 用 于 医 疗 、 信 息处 理 、 遥 测 遥 控 等 思 考 练 习n 实 验 室 为 什 么 不 用 玻 璃 瓶 盛 装 氢 氟 酸(HF)? n 实 验 室 盛 放 NaOH溶 液 的 试 剂 瓶 用 橡 皮塞 而 不 用 玻 璃 塞 ,你 知 道 是 为 什 么 吗 ? 三 、 硅 酸 盐 与 无 机 非 金 属 材 料无 机 非 金 属 材 料 一 般 耐 高 温 、 温 度 高 、 抗腐 蚀 ， 有 些 材 料 还 有 独 特 的 光 电 特 性 。 主要 包 括 陶 瓷 、 玻 璃 、 无 机 非 金 属 涂 层 等 硅 酸 盐 材 料 是 传 统 的 无 机 非 金 属 材 料 。 硅 酸盐 制 品 性 质 稳 定 ， 熔 点 较 高 ， 大 都 难 溶 于 水 。玻 璃 、 水 泥 是 常 见 的 硅 酸 盐 材 料 。1、 普 通 玻 璃 的 主 要 原 料 是 纯 碱 （ Na2CO3） 、石 灰 石 （ CaCO3)、 石 英 (SiO2),生 产 过 程 中 主 要的化 学 反 应 ：CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2NaCO3+SiO2=Na2SiO3+CO2普 通 玻 璃 的 主 要 成 分 ： SiO 2、 CaSiO3、 Na2SiO3阅 读 教 材 P107 有 色 玻 璃高 温高 温 2、 水 泥 的 主 要 原 料 是 石 灰 石 和 黏 土 ， 普 通 水 泥 的 主 要 成分 是 ： 硅 酸 二 钙 :2CaOSiO2 、 硅 酸 三 钙 :3CaOSiO2 、 铝 酸三 钙 :3CaOAl2O3 水 泥 具 有 水 硬 性 ， 与 水 掺 和 搅 拌 并 静 止 后 ， 很容 易 凝 固 变 硬 。 由 于 具 有 这 一 优 良 特 性 ， 水 泥 才被 广 泛 用 做 建 筑 材 料 。 水 泥 、 沙 子 和 碎 石 的 混 合 物 叫 做 混 凝 土 .混 凝 土 常 用 钢 筋 做 结 构 ， 这 就 是 通 常 所 说 的 钢 筋 混 凝 土 . 钢 筋 混 凝 土 强 度 大 ， 常 用 来 做 高 楼 大 厦 、 桥 梁 等 高 大 建 筑 。 惰 性 氧 化 铝 瓷 球氧 化 铝 载 体氧 化 铝 眼 镜氧 化 铝 坩 埚 资 料 ： 新 型 无 机 非 金 属 材 料 的 主 要 品 种 、 性 能 及 用 途氧 化 铝 （ Al2O3） 陶 瓷 （ 人 造 刚 玉 ）主 要特 性 高 熔 点 ； 高 硬 度 ； 可 制 成 透 明陶 瓷 ； 无 毒 、 不 溶 于 水 ， 强 度 高 ； 对 人 体 有 较 好 的 适 应 性 主 要用 途 高 级 耐 火 材 料 ， 刚 玉 球 磨 机 ； 高 压 钠灯 的 灯 管 、 人 造 骨 、 人 造 牙 、 人 造 心瓣 膜 、 人 造 关 节 等 氮 化 硅 刀 具 (含 有 金 属 心 的 ) 氮 化 硅 基 高 温 陶 瓷陶瓷氮化硅电加热元件 氮 化 硅 （ Si3N4） 陶 瓷主 要特 性 超 硬 度 ， 耐 磨 损 ； 抗 腐 蚀 ， 高 温时 也 抗 氧 化 ； 抗 冷 热 冲 击 而 不 碎 裂 ； 耐 高 温 且 不 易 传 热 ； 本 身 具 有 润滑 性 主 要用 途 制 造 轴 承 、 汽 轮 机 叶 片 、 机 械 密 封 环 、永 久 性 模 具 等 机 械 构 件 。 用 于 制 造 柴油 机 中 发 动 机 部 件 的 受 热 面 等 牧 高 迪 涂 硅 面 料 纤 维 纸 巩 固 练 习 1 常 温 下 不 能 与 硅 反 应 的 是 （ ） （ A） 氢 氟 酸 （ B） 氟 气 （ C） 氢 氧 化 钠 溶 液 （ D） 氯 气 2 不 能 直 接 由 氧 化 物 和 水 生 成 的 酸 是 （ ） （ A） H2 SO4 （ B） H2SO3 （ C） H2SiO3 （ D） H2CO3 3 下 列 离 子 组 能 在 水 溶 液 中 大 量 共 存 ， 且 加 入 盐 酸 可 能 生 成 沉 淀 的 是 （ ） （ A） Na +、 CO32- 、 Cl-、 SO42- （ B） Ca2+、 Mg2+、 HCO3-、 Cl- （ C） S2- 、 SO32-、 OH-、 Na+ （ D） Na+、 SiO32-、 Cl-、 NO3-D CD 4 生 石 灰 中 往 往 含 有 杂 质 CaCO3和 SiO2， 要 检 验 是 否 存在 这 两 种 杂 质 ， 最 好 选 用 （ B ）（ A） 水 （ B） 盐 酸 （ C） 烧 碱 浓 溶 液（ D） 硫 酸5 下 列 物 质 中 没 有 固 定 熔 点 的 是 （ C ）A 二 氧 化 硅 B 硅 酸 钠 C 玻 璃 D 氢 氧 化 钠6 下 列 说 法 中 不 正 确 的 是 （ C ） 。 （ A） 新 型 无 机 非 金 属 材 料 具 有 光 学 特 性 、 生 物 功 能 、电 学 特 性 、 耐 高 温 、 强 度 高 （ B） 高 温 结 构 陶 瓷 比 金 属 材 料 具 有 许 多 优 点 ， 如 不 怕氧 化 、 密 度 小 等 优 点 （ C） 光 导 纤 维 做 通 讯 材 料 有 许 多 优 点 ， 但 怕 腐 蚀 ， 铺设 也 很 不 方 便（ D） 光 导 纤 维 除 用 于 通 讯 外 ， 还 可 以 用 于 医 疗 、 信 息 处 理 等 许 多 方 面 同 学 们来 学 校 和 回 家 的 路 上 要 注 意 安 全 同 学 们来 学 校 和 回 家 的 路 上 要 注 意 安 全