高一魯科版化學(xué)必修1課件硅無機非金屬材料講課教案

1、高一魯科版化學(xué)必修1課件硅無機非金屬材料石英燈具水晶原石水晶石氮化硅產(chǎn)品氮化硅陶瓷第第1 1節(jié)節(jié) 硅硅 無機非金屬材料無機非金屬材料 1、無機非金屬材料主要有哪些？性能如何？、無機非金屬材料主要有哪些？性能如何？一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料陶瓷、玻璃、無機非金屬涂層等。陶瓷、玻璃、無機非金屬涂層等。耐高溫、硬度高、抗腐蝕、（有的有光學(xué)特性）耐高溫、硬度高、抗腐蝕、（有的有光學(xué)特性） 2、你知道的傳統(tǒng)無機非金屬材料有哪些？、你知道的傳統(tǒng)無機非金屬材料有哪些？玻璃、水泥、陶瓷等。玻璃、水泥、陶瓷等。3、什么是半導(dǎo)體材料？你知道的有哪些？、什么是半導(dǎo)體材料？你知道的有哪些？現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是什么？現(xiàn)在廣泛應(yīng)

2、用的是什么？鍺、硅等。鍺、硅等。硅（地殼中含量僅次于氧）硅（地殼中含量僅次于氧）自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)硅的物理性質(zhì)硅的物理性質(zhì)：一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料單質(zhì)硅有晶體硅和無定形硅兩種。單質(zhì)硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、熔沸點高、硬而晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、熔沸點高、硬而脆的固體，是重要的半導(dǎo)體材料。脆的固體，是重要的半導(dǎo)體材料。什么原因促使硅成為一種重要的半什么原因促使硅成為一種重要的半導(dǎo)體材料？導(dǎo)體材料？一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料 原料豐富易得，價格低，原料豐富易得，價格低，常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料a:在常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不在常溫下，硅

3、的化學(xué)性質(zhì)不活潑活潑，不易與不易與O2、Cl2、H2SO4、HNO3等發(fā)生反應(yīng)，等發(fā)生反應(yīng)，但但能與能與F2、HF酸和強堿反應(yīng)。酸和強堿反應(yīng)。b:在加熱時純硅與某些非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。在加熱時純硅與某些非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。如研細的硅能在氧氣中燃燒：如研細的硅能在氧氣中燃燒：Si + O2 SiO2 硅的化學(xué)性質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)自然界中，硅以什么形態(tài)存在？如何制自然界中，硅以什么形態(tài)存在？如何制??？??？一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料化合態(tài)化合態(tài)制粗硅：制粗硅： SiO22C 高 溫 Si2CO 粗硅提純：粗硅提純： 將粗硅與將粗硅與ClCl2 2在高溫下反應(yīng)，然后把產(chǎn)在高溫下反應(yīng)，然后把產(chǎn)物蒸餾出后用氫氣在

4、高溫下還原，可得物蒸餾出后用氫氣在高溫下還原，可得到高純硅。（雜質(zhì)不與到高純硅。（雜質(zhì)不與Cl2反應(yīng)反應(yīng)） 請根據(jù)所學(xué)知識和提示，寫出粗硅請根據(jù)所學(xué)知識和提示，寫出粗硅提純的相關(guān)方程式。提純的相關(guān)方程式。Si+2Cl2= SiCl4高溫高溫SiCl4+2H2 = Si+4HCl高溫高溫硅除作為半導(dǎo)體材料外，還有哪些用途？硅除作為半導(dǎo)體材料外，還有哪些用途？一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料硅除作為半導(dǎo)體材料用來制集成硅除作為半導(dǎo)體材料用來制集成電路、晶體管、硅整流器外，還電路、晶體管、硅整流器外，還可制造太陽能電池，硅合金等。可制造太陽能電池，硅合金等。硅合金用于制造變壓器、耐酸設(shè)硅合金用于制造變壓器、耐

5、酸設(shè)備等。備等。1、下列關(guān)于硅的敘述，不正確的是（）、下列關(guān)于硅的敘述，不正確的是（）A、硅是非金屬元素，但其單質(zhì)是灰黑、硅是非金屬元素，但其單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體色有金屬光澤的固體B、硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，、硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料是良好的半導(dǎo)體材料C、硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與、硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)任何物質(zhì)反應(yīng)D、當(dāng)加熱到一定溫度時，硅能與氧氣、當(dāng)加熱到一定溫度時，硅能與氧氣、氫氣等非金屬單質(zhì)反應(yīng)氫氣等非金屬單質(zhì)反應(yīng)2、下列關(guān)于、下列關(guān)于Si的化學(xué)性質(zhì)中正確的是（）的化學(xué)性質(zhì)中正確的是（）A、常溫下能與任何酸反應(yīng)、常溫下能

6、與任何酸反應(yīng)B、常溫下可與強堿溶液反應(yīng)、常溫下可與強堿溶液反應(yīng)C、常溫下可與氧氣反應(yīng)、常溫下可與氧氣反應(yīng)D、常溫下不與任何酸反應(yīng)、常溫下不與任何酸反應(yīng)石英砂（主要成分是二氧化硅）二、二氧化硅與光導(dǎo)纖維 晶體的晶體的化學(xué)式化學(xué)式為為SiOSiO2 2, ,不表示有不表示有SiOSiO2 2分子組成，晶體中分子組成，晶體中只有只有SiSi、O O原子，無分原子，無分子子存在。存在。 1.1.存在：存在：沙子、石英（透明的石英即水沙子、石英（透明的石英即水晶）晶）2.2.物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：晶體硬度晶體硬度 , ,熔點熔點 , , 溶于水溶于水大大高高難難二、二氧化硅與光導(dǎo)纖維3.3.二氧化硅的化學(xué)

7、性質(zhì)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)（1 1）與強堿：）與強堿：不活潑不活潑SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O從物質(zhì)分類的角度來看，二氧化硅具有什么性質(zhì)？從物質(zhì)分類的角度來看，二氧化硅具有什么性質(zhì)？從化合價角度分析，二氧化硅具有什么性質(zhì)？從化合價角度分析，二氧化硅具有什么性質(zhì)？（硅酸鈉）（硅酸鈉）（2 2）與堿性氧化物：）與堿性氧化物：SiO2+CaO = CaSiO3高溫高溫酸性氧化物酸性氧化物特性：與特性：與氫氟酸反應(yīng)氫氟酸反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4+2H2O氧化性氧化性高溫高溫SiO2+2C = Si+2CO 4.二氧化硅的用途二氧化硅的用途制造制造光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維和石英表中的和石英表中

8、的壓電材料壓電材料水晶：制造電子部件和光學(xué)儀器水晶：制造電子部件和光學(xué)儀器隨堂訓(xùn)練隨堂訓(xùn)練3.下列說法正確的是：下列說法正確的是：A.晶體硅和無定形硅是兩種不同的物質(zhì)晶體硅和無定形硅是兩種不同的物質(zhì)B.二氧化硅可用做半導(dǎo)體材料二氧化硅可用做半導(dǎo)體材料C.硅可與氧氣反應(yīng)，單質(zhì)硅不能在空氣硅可與氧氣反應(yīng)，單質(zhì)硅不能在空氣 中穩(wěn)定存在中穩(wěn)定存在D.在在SiO2 +2 C = Si+2CO高溫高溫反應(yīng)反應(yīng)中，中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量比為氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量比為 2：14.下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，下列溶液可以盛放在玻璃瓶中， 但不能用磨口玻璃塞的是：但不能用磨口玻璃塞的是：A.氫氟酸氫氟酸

9、B.濃硝酸濃硝酸C.NaOH溶液溶液 D.氯水氯水5.關(guān)于碳和硅的敘述中關(guān)于碳和硅的敘述中,不正確的是不正確的是: A.其最高價氧化物都能與其最高價氧化物都能與NaOH溶液反應(yīng)溶液反應(yīng) B.單質(zhì)在加熱時都能與氧氣反應(yīng)單質(zhì)在加熱時都能與氧氣反應(yīng) C.氧化物都能溶于水生成相應(yīng)的酸氧化物都能溶于水生成相應(yīng)的酸 D.在常溫下，碳和硅的單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)都在常溫下，碳和硅的單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)都不活潑不活潑6.如何除去二氧化硅中少量的碳酸鈣雜如何除去二氧化硅中少量的碳酸鈣雜 質(zhì)？用化學(xué)方程式表示。質(zhì)？用化學(xué)方程式表示。小結(jié)：小結(jié)：l Si SiO2 含量高含量高 不活潑不活潑 性質(zhì)穩(wěn)定性質(zhì)穩(wěn)定 酸性氧化物酸性氧化物

10、半導(dǎo)體半導(dǎo)體 光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維 特性特性l作業(yè)：完成課后習(xí)題作業(yè)：完成課后習(xí)題三、硅酸鹽與無機非金屬材料三、硅酸鹽與無機非金屬材料玻璃玻璃水泥水泥陶瓷陶瓷原料原料純堿、石灰石、純堿、石灰石、石英石英粘土、粘土、石灰石石灰石粘土粘土反應(yīng)反應(yīng)原理原理CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2NaCO3+SiO2Na2SiO3+CO2高溫下發(fā)生高溫下發(fā)生復(fù)雜的物理、復(fù)雜的物理、化學(xué)變化化學(xué)變化燒結(jié)時發(fā)生復(fù)雜燒結(jié)時發(fā)生復(fù)雜物理、化學(xué)變化物理、化學(xué)變化反應(yīng)反應(yīng)條件條件高溫高溫高溫高溫高溫高溫生產(chǎn)生產(chǎn)過程過程原料原料熔體熔體玻璃玻璃磨磨燒燒磨磨混合混合成型成型干燥干燥凝結(jié)凝結(jié)冷卻冷卻陶器陶器高溫高溫高溫高溫

11、強熱強熱冷卻冷卻主要主要成分成分SiO2CaSiO3Na2SiO3硅酸二硅酸二鈣鈣:2CaOSiO2硅酸三硅酸三鈣鈣:3CaOSiO2鋁酸三鈣鋁酸三鈣:3CaOAl2O3硅酸鹽硅酸鹽特性特性非晶體非晶體，透明、，透明、無固定熔點，無固定熔點，可在一定溫度可在一定溫度范圍內(nèi)軟化范圍內(nèi)軟化水硬性水硬性：無論在水：無論在水中還是在空氣中均中還是在空氣中均能硬化（是不可逆能硬化（是不可逆過程）過程）抗氧化、抗酸抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高堿腐蝕、耐高溫、絕緣溫、絕緣種類種類普通玻璃、特普通玻璃、特種玻璃種玻璃不同標(biāo)號不同標(biāo)號土器、陶器、土器、陶器、瓷器、炻器等瓷器、炻器等用途用途化學(xué)儀器、光化學(xué)儀器、光學(xué)

12、儀器、運動學(xué)儀器、運動器材、通訊器器材、通訊器材、窗玻璃、材、窗玻璃、玻璃瓶、杯玻璃瓶、杯建筑材料建筑材料(1)化學(xué)實驗中化學(xué)實驗中的坩堝、蒸發(fā)的坩堝、蒸發(fā)皿皿(2)建筑中的建筑中的磚、瓦磚、瓦(3)電器電器中的絕緣瓷中的絕緣瓷傳統(tǒng)無機非金屬材料與傳統(tǒng)無機非金屬材料與新型新型無機非金屬材料無機非金屬材料的特性對比的特性對比材料材料傳統(tǒng)傳統(tǒng)新型新型種類種類普通水泥普通水泥普通玻璃普通玻璃粘土質(zhì)陶瓷粘土質(zhì)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷生物陶瓷生物陶瓷壓電陶瓷壓電陶瓷光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維特性特性耐腐蝕、耐高溫耐腐蝕、耐高溫質(zhì)脆、經(jīng)不起熱質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊沖擊耐高溫、高強度耐高溫、高強度具有電學(xué)特征具有電學(xué)

13、特征具有光學(xué)特性具有光學(xué)特性具有生物功能具有生物功能 5、新型無機非金屬材料的主要品種、性、新型無機非金屬材料的主要品種、性 能及用途能及用途氧化鋁（氧化鋁（ Al2O3）陶瓷）陶瓷（人造剛玉）（人造剛玉）主要主要特性特性高熔點；高硬度；可制成透明高熔點；高硬度；可制成透明陶瓷；無毒、不溶于水，強度高；陶瓷；無毒、不溶于水，強度高；對人體有較好的適應(yīng)性對人體有較好的適應(yīng)性 主要主要用途用途高級耐火材料，剛玉球磨機；高壓鈉高級耐火材料，剛玉球磨機；高壓鈉燈的燈管、人造骨、人造牙、人造心燈的燈管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造關(guān)節(jié)等瓣膜、人造關(guān)節(jié)等氮化硅（氮化硅（Si3N4）陶瓷陶瓷主要主要特性特性超硬度，耐磨損；抗腐蝕，高溫超硬度，耐磨損；抗腐蝕，高溫時也抗氧化；抗冷熱沖擊而不碎裂；時也抗氧化；抗冷熱沖擊而不