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第四章 元素与材料世界 第1讲 硅 无机非金属材料,考点突破,基础梳理,课堂演练,基础梳理 抓主干 固双基,知识梳理,一、硅单质与半导体材料 1.硅元素 (1)存在形态:在自然界中以 态形式存在。 (2)含量:在地壳中的含量仅次于氧,居第二位。 2.单质硅 (1)同素异形体: 和无定形硅。 (2)物理性质:晶体硅是 色、有金属光泽、硬而脆的固体。,化合,晶体硅,灰黑,(4)制备与提纯,(3)化学性质,(5)用途:做 材料、制合金。,半导体,【断一断】 (1)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。( ) (2)单质硅常用做半导体材料和光导纤维。( ) (3)常温下,单质硅不与任何酸反应。( ) (4)碳单质的还原性大于硅单质。( ) (5)硅单质能与强碱溶液反应置换出H2。( ) (6)硅单质不存在同素异形体。( ),答案:(1) (2) (3) (4) (5) (6),二、二氧化硅与光导纤维 1.存在 在自然界中主要存在:沙子、石英、水晶。 2.物理性质:熔点 ,硬度 。,高,大,3.化学性质,4.用途 制造电子部件、光学仪器、光导纤维,生产水泥、玻璃等。,【想一想】 有人认为SiO2既能与酸反应又能与碱反应,所以认为它是一种两性氧化物,你同意这种看法吗? 答案:不同意。因为SiO2只与氢氟酸反应,并且生成的物质也不是盐,这是氢氟酸的特性,与其他的酸不反应,SiO2是一种酸性氧化物。,三、硅酸盐与无机非金属材料 1.硅酸(H2SiO3) 硅酸 溶于水,酸性比H2CO3 ,受热易分解。 2.硅酸盐 (1)表示方法 硅酸盐矿物的成分复杂,多用氧化物的形式表示它们的组成,如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2OSiO2,钾云母(KH2Al3Si3O12)写成 。 (2)硅酸盐制品的性质 化学性质稳定,熔点 ,大都难溶于水(Na2SiO3等例外)。,难,弱,K2O3Al2O36SiO22H2O,较高,纯碱、石灰石、石英,4.新型无机非金属材料 如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷。,【练一练】 下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是( ) A.传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B.新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许多缺点 C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等 优点 D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐,D,自主整理,1.两种物质用途:硅用于制作芯片,二氧化硅用于制作光纤。 2.四大特殊反应 (1)非金属硅与强碱反应生成氢气; (2)非金属硅与氢氟酸反应生成氢气; (3)酸性氧化物二氧化硅与氢氟酸反应; (4)碳与二氧化硅高温下反应制粗硅生成一氧化碳。 3.三种传统硅酸盐材料:水泥、玻璃、陶瓷。,考点突破 解疑难 提知能,考点,典例引领,硅及其化合物的特性、CO2与SiO2的比较,判断正误(正确的打“”,错误的打“”): (1)(2014年海南化学)Si和SiO2都用于制造光导纤维。( ) (2)(2014年海南化学)玻璃容器可长期盛放各种酸。( ) (3)(2014年江苏化学)晶体硅熔点高、硬度大,可用于制作半导体材料。( ) (4)(2013年广东理综)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅。( ) (5)(2013年广东理综)SiO2可与HF反应,因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中。( ),答案:(1) (2) (3) (4) (5),归纳总结,【特别提示】 与强碱溶液反应生成H2的固体单质有Al和Si(不考虑Na等与水反应的活泼金属),高温条件下能够从水中置换出氢气的非金属单质为C,这些特征反应常作为推断题的突破口。,跟踪训练,下列说法不正确的是( ) A.(2014年天津理综)NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃 试剂瓶中 B.(2014年四川理综)硅胶可作袋装食品的干燥剂 C.(2012年广东理综)SiO2有导电性,所以SiO2可用于制备光导纤维 D.(2012年新课标全国理综)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料,C,课堂演练 试身手 强素能,基础题组,1.(2015山西阳泉质检)英国两位科学家因在石墨烯材料领域有卓越研究而获得诺贝尔奖。科学家预测,该材料有可能代替晶体硅在电子工业的地位,从而引发电子工业的新革命。目前晶体硅在电子工业中的作用是( ) A.制光导纤维 B.制耐高温材料 C.做半导体 D.制光学仪器,C,2.二氧化硅(SiO2)又称硅石,是制备硅及其化合物的重要原料。下列说法正确的是( ) A.SiO2既能与HF反应,又能与NaOH反应,属于两性氧化物 B.玛瑙和红宝石的主要成分都是SiO2,SiO2和Si都是制造半导体的材料 C.高温下SiO2能与Na2CO3反应放出CO2,说明H2SiO3的酸性强于H2CO3 D.Na2SiO3溶液中加入盐酸可制备硅酸胶体,D,3.(2015湖北八校联考)下列关于材料的说法不正确的是( ) A.太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属与非金属的交界位置 B.二氧化硅可用做光导纤维 C.石英玻璃耐强酸强碱,可用来制造化学仪器 D.Si3N4是一种新型无机非金属材料,可用于制造发动机,C,答案:ACE DE B E AE,高考题组,1.下列关于碳、硅及SiO2说法中正确的是( ) A.(2013年福建理综)石英只能用于生产光导纤维 B.(2013年浙江理综)碳有多种同素异形体,而氧不存在同素异形体 C.(2012年天津理综)二氧化硅与酸碱均不反应 D.(2011年山东理综)硅在自然界中只以化合态的形式存在,D,2.(2013年海南化学)硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题: (1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是 。 (2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有 。 (3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种技术路线。其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:,用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为 ;碳化硅又称 ,其晶体结构与 相似。 在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 。 SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为 。 (4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是 。,答案:(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁) (2)石英砂、纯碱和石灰石,(4)H2、HCl,
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