《硅__无机非金属材料》教学课件

普通高中课程标准实验教科书普通高中课程标准实验教科书 化学化学1（必修）（必修）第四章第四章第一节第一节 硅硅 无机非金属材料无机非金属材料 在前面一章里我们主要学习了碳、氮、硫在前面一章里我们主要学习了碳、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。我们来学习新内容。现在请大家来看下面的一组图片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，所以中国被誉为瓷器是中国最伟大的创造之一，所以中国被誉为“瓷国瓷国”秦始皇陵兵马俑是秦始皇陵兵马俑是“世界八大奇迹世界八大奇迹”之一，是二十世纪最伟大的发之一，是二十世纪最伟大的发现现水晶晶莹剔透，常被人们看作纯洁和永恒的象征水晶晶莹剔透，常被人们看作纯洁和永恒的象征太阳能电池以其易获得、无污染等特点，应用越来越广泛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？以上图片有什么共同之处？其物质中都含有硅元素其物质中都含有硅元素4-1 硅硅 无机非金属材料无机非金属材料一、单质硅一、单质硅 硅的含量、存在形态、物理性质、化学性质、硅的含量、存在形态、物理性质、化学性质、工业制法、用途工业制法、用途二、二氧化硅及光导纤维二、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光导纤维的性质和用途 三、硅酸盐与无机非金属材料三、硅酸盐与无机非金属材料硅统硅统硅电子元件硅电子元件硅灯硅灯Intel激光激光硅芯片硅芯片硅电池硅电池一、半导体材料与单质硅一、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，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。储量丰富，现已成为应用广泛的半导体材料。在自然界的存在形态：在自然界的存在形态：无游离态，只有化合态。无游离态，只有化合态。常见存在物质形式：二氧化硅和硅酸盐等。常见存在物质形式：二氧化硅和硅酸盐等。硅在地壳中的含量分布图，如下：硅在地壳中的含量分布图，如下：氧氧48.6%硅硅26.3%铝铝7.73%铁铁4.75%钙钙3.45%钠钠2.74%钾钾2.47%镁镁2.00%氢氢0.16%其他其他1.20%n观察硅单质的实物图片观察硅单质的实物图片n并阅读教材并阅读教材P107第一段，第一段，总结硅的物理性质总结硅的物理性质硅单质硅单质单晶硅单晶硅、硅单质的性质、硅单质的性质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。而脆的固体。晶体硅的结构类似于金刚石，熔晶体硅的结构类似于金刚石，熔点和沸点都很高，硬度大。点和沸点都很高，硬度大。导电性介于导体和绝缘体之间导电性介于导体和绝缘体之间,是重要的半导体材料。是重要的半导体材料。物物理理性性质质思考：思考：1、硅的化学性质是什么？、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、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？哪种元素有相似之处？常温下很稳定，在高温或点常温下很稳定，在高温或点燃的条件下有较强还原性。燃的条件下有较强还原性。常温下很稳定，高温时也能发常温下很稳定，高温时也能发生反应。生反应。碳与硅化学性质比较碳与硅化学性质比较 碳（碳（C）硅（硅（Si）Si+O2=SiO2Si+2F2=SiF4 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 +2H2 Si+4HF=SiF4+2H2Si+2Cl2=SiCl4 2、硅的工业制法硅的工业制法 制粗硅：制粗硅：SiO2 +2C =Si+2CO硅铁硅铁硅锰合金硅锰合金硅钡合金硅钡合金氧化剂：氧化剂：SiO2 得到电子发生还原反应得到电子发生还原反应高温高温还原剂：还原剂：C 失去电子发生氧化反应失去电子发生氧化反应（粗硅）（粗硅）粗硅提纯后可以得到高纯硅，作为半导体材粗硅提纯后可以得到高纯硅，作为半导体材料。料。3、硅的用途：、硅的用途：硅不但用于制造晶体管、集成电路，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。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，可用于制造变压的钢具有良好的导磁性，可用于制造变压器铁芯；含硅器铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐左右的钢具有良好的耐酸性酸性,可用于制造耐酸设备。可用于制造耐酸设备。第二课时石英玻璃坩锅石英玻璃坩锅光光 导导 纤纤 维维 交流研讨：交流研讨：1、从物质分类的角度来看，二氧化硅、从物质分类的角度来看，二氧化硅 属于哪类物质？属于哪类物质？2、二氧化硅可能具有哪些化学性质？、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、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，透明的石英英的主要成分就是二氧化硅，透明的石英晶体即水晶。晶体即水晶。1、SiO2的物理性质：无色，沸点高、硬度大、的物理性质：无色，沸点高、硬度大、不溶于水、不导电的晶体不溶于水、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的结构示意图是由许多硅原子和氧原子通过牢固的作用力结合是由许多硅原子和氧原子通过牢固的作用力结合成的空间网状结构，不存在单个分子。成的空间网状结构，不存在单个分子。二氧化碳二氧化碳CO2二氧化硅二氧化硅SiO2物质分类物质分类与碱性氧化与碱性氧化物反应物反应与碱反应与碱反应与水反应与水反应与与HF反应反应 均属于酸性氧化物均属于酸性氧化物CO2 CaOCaCO3CaOSiO2 CaSiO3高温CO2 2NaOH Na2CO3+H2O SiO2 2NaOH Na2SiO3+H2OCO2 H2OH2CO3 不反应不反应 不反应不反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O2、二氧化硅与二氧化碳的比较、二氧化硅与二氧化碳的比较二氧化硅化学性质不活泼。二氧化硅化学性质不活泼。阅读教材阅读教材P109归纳二氧化硅的用途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、光水晶用于制造电子仪器的重要部件、光学仪器、工艺品学仪器、工艺品(2)光导纤维光导纤维原料原料(3)制制玻璃玻璃思考练习思考练习n实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸(HF)?n实验室盛放实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞溶液的试剂瓶用橡皮塞而而 不用玻璃塞不用玻璃塞,你知道是为什么吗你知道是为什么吗?三、硅酸盐与无机非金属材料三、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、无机非金属涂层等列举生活中的硅酸盐产品：列举生活中的硅酸盐产品：陶瓷陶瓷用做餐具、洁具等用做餐具、洁具等玻璃制品玻璃制品用做饰物、容器、家居用品、实验仪器等用做饰物、容器、家居用品、实验仪器等1、普通玻璃的主要原料是纯碱（、普通玻璃的主要原料是纯碱（Na2CO3）、）、石灰石（石灰石（CaCO3)、石英、石英(SiO2),生产过程中主要的生产过程中主要的化学反应：化学反应：CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2NaCO3+SiO2=Na2SiO3+CO2普通玻璃的主要成分：普通玻璃的主要成分：SiO2、CaSiO3、Na2SiO3设备：玻璃熔炉设备：玻璃熔炉阅读教材阅读教材 P111有色玻璃有色玻璃高温高温高温高温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：硅酸二钙分是：硅酸二钙:2CaOSiO2、硅酸三钙硅酸三钙:3CaOSiO2、铝铝酸三钙酸三钙: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变硬。由于具有这一优良特性，水泥才被广泛用做建筑材料。材料。水泥水泥、沙子和碎石的混合物叫做混凝土、沙子和碎石的混合物叫做混凝土.混凝土常混凝土常 用钢筋做结构，这就是通常所说的钢筋混凝土用钢筋做结构，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、桥梁等钢筋混凝土强度大，常用来做高楼大厦、桥梁等 高大建筑。高大建筑。n3、陶瓷、陶瓷人类应用最早的硅酸盐材料人类应用最早的硅酸盐材料n主要原料：黏土主要原料：黏土n特点：机械强度小，易碎，易渗透。特点：机械强度小，易碎，易渗透。制作陶瓷的工艺流程制作陶瓷的工艺流程n新型无机非金属材料：新型无机非金属材料：n常见有高温结构陶瓷、生物陶瓷、常见有高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等。压电陶瓷等。新型无机非金属材料新型无机非金属材料1、高温结构陶瓷、高温结构陶瓷氮化硅、碳化硅陶瓷氮化硅、碳化硅陶瓷2、生物陶瓷、生物陶瓷氧化铝、氧化锆和氧化铝、氧化锆和CaO-Na2O-SiO2-P2O5陶瓷陶瓷3、压电陶瓷、压电陶瓷钛酸钡、钛酸铅陶瓷钛酸钡、钛酸铅陶瓷