硅無機(jī)非金屬材料-完整版課件

材料家族中的元素第四章硅芯片石英坩堝玻璃纖維石英燈具水晶原石水晶石氮化硅產(chǎn)品氮化硅陶瓷第1節(jié)硅無機(jī)非金屬材料

一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料1、無機(jī)非金屬材料主要有哪些？性能如何？陶瓷、玻璃、無機(jī)非金屬涂層等。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(jī)非金屬材料有哪些？玻璃、水泥、陶瓷等。3、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？鍺、硅等。硅（地殼中含量?jī)H次于氧）自主學(xué)習(xí)一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料硅的物理性質(zhì)：?jiǎn)钨|(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(diǎn)高、硬而脆的固體，是重要的半導(dǎo)體材料。一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料什么原因促使硅成為一種重要的半導(dǎo)體材料？

原料豐富易得，價(jià)格低，常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料硅的化學(xué)性質(zhì)a:在常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，不易與O2、Cl2、H2SO4、HNO3等發(fā)生反應(yīng)，但能與F2、HF酸和強(qiáng)堿反應(yīng)。b:在加熱時(shí)純硅與某些非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。如研細(xì)的硅能在氧氣中燃燒：Si+O2

SiO2

一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料自然界中，硅以什么形態(tài)存在？如何制??？化合態(tài)制粗硅：SiO2＋2C

Si＋2CO↑粗硅提純：

將粗硅與Cl2在高溫下反應(yīng)，然后把產(chǎn)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Cl2反應(yīng)）

請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)和提示，寫出粗硅提純的相關(guān)方程式。Si+2Cl2=SiCl4高溫SiCl4+2H2=Si+4HCl高溫硅除作為半導(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)體材料用來制集成電路、晶體管、硅整流器外，還可制造太陽(yáng)能電池，硅合金等。硅合金用于制造變壓器、耐酸設(shè)備等。1、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，是良好的半導(dǎo)體材料C、硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)D、當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氧氣、氫氣等非金屬單質(zhì)反應(yīng)2、下列關(guān)于Si的化學(xué)性質(zhì)中正確的是（）A、常溫下能與任何酸反應(yīng)B、常溫下可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)C、常溫下可與氧氣反應(yīng)D、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

晶體的化學(xué)式為SiO2,不表示有SiO2分子組成，晶體中只有Si、O原子，無分子存在。

1.存在：沙子、石英（透明的石英即水晶）2.物理性質(zhì)：晶體硬度

,熔點(diǎn)

,

溶于水大高難二、二氧化硅與光導(dǎo)纖維3.二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)（1）與強(qiáng)堿：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)？從化合價(jià)角度分析，二氧化硅具有什么性質(zhì)？（硅酸鈉）（2）與堿性氧化物：SiO2+CaO=CaSiO3高溫酸性氧化物特性：與氫氟酸反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O氧化性高溫SiO2+2C=Si+2CO

↑

4.二氧化硅的用途①制造光導(dǎo)纖維和石英表中的壓電材料②水晶：制造電子部件和光學(xué)儀器隨堂訓(xùn)練3.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)B.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)硅不能在空氣中穩(wěn)定存在D.在SiO2+2C=Si+2CO↑高溫反應(yīng)中，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，但不能用磨口玻璃塞的是：A.氫氟酸B.濃硝酸C.NaOH溶液D.氯水5.關(guān)于碳和硅的敘述中,不正確的是:A.其最高價(jià)氧化物都能與NaOH溶液反應(yīng)B.單質(zhì)在加熱時(shí)都能與氧氣反應(yīng)C.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)都不活潑6.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。小結(jié)：

Si

SiO2

含量高不活潑性質(zhì)穩(wěn)定酸性氧化物半導(dǎo)體光導(dǎo)纖維特性作業(yè)：完成課后習(xí)題三、硅酸鹽與無機(jī)非金屬材料玻璃水泥陶瓷原料純堿、石灰石、石英粘土、石灰石粘土反應(yīng)原理CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑NaCO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑高溫下發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化燒結(jié)時(shí)發(fā)生復(fù)雜物理、化學(xué)變化反應(yīng)條件高溫高溫高溫生產(chǎn)過程原料→熔體→玻璃磨→燒→磨混合→成型→干燥凝結(jié)→冷卻→陶器高溫高溫強(qiáng)熱冷卻主要成分SiO2CaSiO3Na2SiO3硅酸二鈣:2CaO·SiO2硅酸三鈣:3CaO·SiO2鋁酸三鈣:3CaO·Al2O3硅酸鹽特性非晶體，透明、無固定熔點(diǎn)，可在一定溫度范圍內(nèi)軟化水硬性：無論在水中還是在空氣中均能硬化（是不可逆過程）抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣種類普通玻璃、特種玻璃不同標(biāo)號(hào)土器、陶器、瓷器、炻器等用途化學(xué)儀器、光學(xué)儀器、運(yùn)動(dòng)器材、通訊器材、窗玻璃、玻璃瓶、杯建筑材料(1)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的坩堝、蒸發(fā)皿(2)建筑中的磚、瓦(3)電器中的絕緣瓷傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料與新型無機(jī)非金屬材料的特性對(duì)比材料傳統(tǒng)新型種類普通水泥普通玻璃粘土質(zhì)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷生物陶瓷壓電陶瓷光導(dǎo)纖維特性①耐腐蝕、耐高溫②質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊①耐高溫、高強(qiáng)度②具有電學(xué)特征③具有光學(xué)特性④具有生物功能5、新型無機(jī)非金屬材料的主要品種、性能及用途氧化鋁（Al2O3）陶瓷（人造剛玉）主要特性①高熔點(diǎn)；②高硬度；③可制成透明陶瓷；④無毒、不溶于水，強(qiáng)度高；⑤對(duì)人體有較好的適應(yīng)性

主要用途高級(jí)耐火材料，剛玉球磨機(jī)；高壓鈉燈的