化學：《硅 無機非金屬材料》課件3（45張PPT）（魯科版必修1）

第四章第 一 節(jié) 硅 無 機 非 金 屬 材 料 在 前 面 一 章 里 我 門 主 要 學 習 了 碳 、 氮 、 硫等 一 些 非 金 屬 元 素 的 單 質 及 化 合 物 ， 今 天我 們 來 學 習 新 內 容 。 現(xiàn) 在 請 大 家 來 看 下 面 的 一 組 圖 片 瓷 器 是 中 國 最 偉 大 的 創(chuàng) 造 之 一 ， 所 以 中 國 被 譽 為 “ 瓷 國 ” 制 作 陶 瓷 的 工 藝 流 程 秦 始 皇 陵 兵 馬 俑 是 “ 世 界 八 大 奇 跡 ” 之 一 ， 是 二 十 世 紀 最 偉 大 的 發(fā)現(xiàn) 水 晶 晶 瑩 剔 透 ， 常 被 人 們 看 作 純 潔 和 永 恒 的 象 征 太 陽 能 電 池 太 陽 能 電 池 以 其 易 獲 得 、 無 污 染 等 特 點 ， 應 用 越 來 越 廣 泛 以 上 圖 片 有 什 么 共 同 之 處 ？其 物 質 中 都 含 有 硅 元 素 4-1 硅 無 機 非 金 屬 材 料一 、 單 質 硅 硅 的 含 量 、 存 在 形 態(tài) 、 物 理 性 質 、 化 學 性 質 、 工 業(yè) 制 法 、 用 途二 、 二 氧 化 硅 及 光 導 纖 維 二 氧 化 硅 的 結 構 、 物 理 性 質 、 化 學 性 質 、 用 途 光 導 纖 維 的 性 質 和 用 途 三 、 硅 酸 鹽 與 無 機 非 金 屬 材 料 硅 統(tǒng) 硅 電 池硅 燈硅 電 子 配 件 聯(lián) 想 質 疑1、 計 算 機 的 芯 片 、 傳 導 電 話 的 電 纜 、 化 學 實 驗 的 玻 璃 儀 器 它 們 是 用 什 么 材 料 制 成 的 ？2、 查 閱 資 料 并 了 解 除 了 傳 統(tǒng) 的 無 機 非 金 屬 材 料 外 ， 還 有 哪 些 無 機 非 金 屬 材 料 ？ 一 、 半 導 體 材 料 與 單 質 硅半 導 體 材 料 是 指 導 電 能 力 介 于 于 導 體 和 絕 緣 體之 間 的 一 類 材 料 。 硅 在 地 殼 中 的 含 量 僅 次 氧 ，儲 量 豐 富 ， 現(xiàn) 已 成 為 應 用 廣 泛 的 半 導 體 材 料 。硅 在 地 殼 中 的 含 量 分 布 圖 ， 如 下 ： 氧 48.6% 硅 26.3% 鋁 7.73%鐵 4.75%鈣 3.45%鈉 2.74%鉀 2.47%鎂 2.00%氫 0.16%其 他1.20% n 觀 察 硅 單 質 的 實 物 圖 片n 并 閱 讀 教 材 P104第 一 段 ， 總 結 硅 的 物 理 性 質 、 硅 單 質 的 性 質硅 有 晶 體 硅 和 無 定 形 硅 兩 種 。 晶體 硅 是 灰 黑 色 、 有 金 屬 光 澤 、 硬而 脆 的 固 體 。晶 體 硅 的 結 構 類 似 于 金 剛 石 ， 熔點 和 沸 點 都 很 高 ， 硬 度 大 。導 電 性 介 于 導 體 和 絕 緣 體 之 間 。物理性質 思 考 ：1、 硅 的 化 學 性 質 是 什 么 ？2、 寫 出 硅 的 原 子 結 構 示 意 圖 ， 與 所 學 過 的 哪 種 元 素 有 相 似 之 處 ？ 4567231碳族元素在元素周期表中的位置CSiGeSnPb A周期 常 溫 下 很 穩(wěn) 定 ， 在 高 溫 或 點燃 的 條 件 下 有 較 強 還 原 性 。 常 溫 下 很 穩(wěn) 定 ， 高 溫 時 也 能 發(fā)生 反 應 。 碳 與 硅 化 學 性 質 比 較 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(氣 ) CO+H 2C+2H 2SO 4(濃 ) CO 2 +2SO 2+2H 2O *C+4HNO 3(濃 ) CO 2 +4NO 2+2H 2O2C+O 2 2CO 2、 硅 的 工 業(yè) 制 法 制 粗 硅 ：SiO2 +2C =Si + 2CO 硅 鐵硅 錳 合 金硅 鋇 合 金氧 化 劑 ： SiO2 得 到 電 子 發(fā) 生 還 原 反 應高 溫還 原 劑 ： C 失 去 電 子 發(fā) 生 氧 化 反 應（ 粗 硅 ） 小 資 料 ：硅 芯 片 、 大 規(guī) 模 集 成 電 路 及 相 應 的 計 算 機 技 術 都 需 要 有高 純 度 的 硅 才 能 實 現(xiàn) ， 所 以 需 要 對 粗 硅 進 行 提 純 ：提 純 ： Si+2Cl2=SiCl4 （ 粗 硅 ） SiCl4+2H 2=Si+4H Cl （ 高 純 硅 ）高 溫 高 溫 （ 3、 硅 的 用 途 ： 硅 不 但 用 于 制 造 晶 體 管 、 集 成 電 路 ，還 用 于 制 造 硅 整 流 器 和 太 陽 能 電 池 等 。此 外 ， 硅 合 金 的 用 途 也 很 廣 。 如 含 硅 4%的 鋼 具 有 良 好 的 導 磁 性 ， 可 用 于 制 造 變 壓器 鐵 芯 ； 含 硅 15%左 右 的 鋼 具 有 良 好 的 耐酸 性 ,可 用 于 制 造 耐 酸 設 備 。 光 導 纖 維 交 流 研 討 ： 1、 從 物 質 分 類 的 角 度 來 看 ， 二 氧 化 硅 屬 于 哪 類 物 質 ？ 2、 二 氧 化 硅 可 能 具 有 哪 些 化 學 性 質 ？ 二 、 二 氧 化 硅 與 光 導 纖 維 二 氧 化 硅 廣 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 質 ： 沸 點 高 、 硬 度 大 、 不 溶 于 水 、 不導 電 的 晶 體 二 氧 化 硅 晶 體 是 由 由 氧 原 子 和 硅 原 子 構 成 的 SiO2的 結 構 示 意 圖 2、 二 氧 化 硅 與 二 氧 化 碳 的 比較 二 氧 化 碳 CO2 二 氧 化 硅 SiO2物 質 分 類與 堿 性 氧 化物 反 應與 堿 反 應與 水 反 應與 HF反 應 均 屬 于 酸 性 氧 化 物CO2 CaO CaCO3 CaO SiO2 CaSiO3高 溫CO 2 2NaOH Na2CO3+H2O SiO2 2NaOH Na2SiO3+H2OCO2 H2O H2CO3 不 反 應 不 反 應 SiO2+4H F=SiF4+ 2H 2O 閱 讀 教 材 P105歸 納 二 氧 化 硅 的 用 途(1)水 晶 用 于 制 造 電 子 儀 器 的 重 要 部 件 、 光學 儀 器 、 工 藝 品(2)光 導 纖 維 原 料(3)制 玻 璃 3、 光 導 纖 維光 導 纖 維 （ 二 氧 化 硅 ）主 要 特 性 抗 干 擾 性 能 好 ， 不 發(fā) 生 輻 射 ； 通 訊 質 量 好 ； 質 量 輕 、 耐 腐 蝕主 要 用 途 用 于 通 訊 外 ， 還 用 于 醫(yī) 療 、 信 息處 理 、 遙 測 遙 控 等 思 考 練 習n 實 驗 室 為 什 么 不 用 玻 璃 瓶 盛 裝 氫 氟 酸(HF)? n 實 驗 室 盛 放 NaOH溶 液 的 試 劑 瓶 用 橡 皮塞 而 不 用 玻 璃 塞 ,你 知 道 是 為 什 么 嗎 ? 三 、 硅 酸 鹽 與 無 機 非 金 屬 材 料無 機 非 金 屬 材 料 一 般 耐 高 溫 、 溫 度 高 、 抗腐 蝕 ， 有 些 材 料 還 有 獨 特 的 光 電 特 性 。 主要 包 括 陶 瓷 、 玻 璃 、 無 機 非 金 屬 涂 層 等 硅 酸 鹽 材 料 是 傳 統(tǒng) 的 無 機 非 金 屬 材 料 。 硅 酸鹽 制 品 性 質 穩(wěn) 定 ， 熔 點 較 高 ， 大 都 難 溶 于 水 。玻 璃 、 水 泥 是 常 見 的 硅 酸 鹽 材 料 。1、 普 通 玻 璃 的 主 要 原 料 是 純 堿 （ Na2CO3） 、石 灰 石 （ CaCO3)、 石 英 (SiO2),生 產 過 程 中 主 要的化 學 反 應 ：CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2NaCO3+SiO2=Na2SiO3+CO2普 通 玻 璃 的 主 要 成 分 ： SiO 2、 CaSiO3、 Na2SiO3閱 讀 教 材 P107 有 色 玻 璃高 溫高 溫 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 鈣 :2CaOSiO2 、 硅 酸 三 鈣 :3CaOSiO2 、 鋁 酸三 鈣 :3CaOAl2O3 水 泥 具 有 水 硬 性 ， 與 水 摻 和 攪 拌 并 靜 止 后 ， 很容 易 凝 固 變 硬 。 由 于 具 有 這 一 優(yōu) 良 特 性 ， 水 泥 才被 廣 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 鋼 筋 做 結 構 ， 這 就 是 通 常 所 說 的 鋼 筋 混 凝 土 . 鋼 筋 混 凝 土 強 度 大 ， 常 用 來 做 高 樓 大 廈 、 橋 梁 等 高 大 建 筑 。 惰 性 氧 化 鋁 瓷 球氧 化 鋁 載 體氧 化 鋁 眼 鏡氧 化 鋁 坩 堝 資 料 ： 新 型 無 機 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 高 熔 點 ； 高 硬 度 ； 可 制 成 透 明陶 瓷 ； 無 毒 、 不 溶 于 水 ， 強 度 高 ； 對 人 體 有 較 好 的 適 應 性 主 要用 途 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 心瓣 膜 、 人 造 關 節(jié) 等 氮 化 硅 刀 具 (含 有 金 屬 心 的 ) 氮 化 硅 基 高 溫 陶 瓷陶瓷氮化硅電加熱元件 氮 化 硅 （ Si3N4） 陶 瓷主 要特 性 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 ； 耐 高 溫 且 不 易 傳 熱 ； 本 身 具 有 潤滑 性 主 要用 途 制 造 軸 承 、 汽 輪 機 葉 片 、 機 械 密 封 環(huán) 、永 久 性 模 具 等 機 械 構 件 。 用 于 制 造 柴油 機 中 發(fā) 動 機 部 件 的 受 熱 面 等 牧 高 迪 涂 硅 面 料 纖 維 紙 鞏 固 練 習 1 常 溫 下 不 能 與 硅 反 應 的 是 （ ） （ A） 氫 氟 酸 （ B） 氟 氣 （ C） 氫 氧 化 鈉 溶 液 （ D） 氯 氣 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 離 子 組 能 在 水 溶 液 中 大 量 共 存 ， 且 加 入 鹽 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 雜 質 CaCO3和 SiO2， 要 檢 驗 是 否 存在 這 兩 種 雜 質 ， 最 好 選 用 （ B ）（ A） 水 （ B） 鹽 酸 （ C） 燒 堿 濃 溶 液（ D） 硫 酸5 下 列 物 質 中 沒 有 固 定 熔 點 的 是 （ C ）A 二 氧 化 硅 B 硅 酸 鈉 C 玻 璃 D 氫 氧 化 鈉6 下 列 說 法 中 不 正 確 的 是 （ C ） 。 （ A） 新 型 無 機 非 金 屬 材 料 具 有 光 學 特 性 、 生 物 功 能 、電 學 特 性 、 耐 高 溫 、 強 度 高 （ B） 高 溫 結 構 陶 瓷 比 金 屬 材 料 具 有 許 多 優(yōu) 點 ， 如 不 怕氧 化 、 密 度 小 等 優(yōu) 點 （ C） 光 導 纖 維 做 通 訊 材 料 有 許 多 優(yōu) 點 ， 但 怕 腐 蝕 ， 鋪設 也 很 不 方 便（ D） 光 導 纖 維 除 用 于 通 訊 外 ， 還 可 以 用 于 醫(yī) 療 、 信 息 處 理 等 許 多 方 面 同 學 們來 學 校 和 回 家 的 路 上 要 注 意 安 全 同 學 們來 學 校 和 回 家 的 路 上 要 注 意 安 全