《硅__無機(jī)非金屬材料》教學(xué)課件

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 化學(xué)化學(xué)1（必修）（必修）第四章第四章第一節(jié)第一節(jié) 硅硅 無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料 在前面一章里我們主要學(xué)習(xí)了碳、氮、硫在前面一章里我們主要學(xué)習(xí)了碳、氮、硫等一些非金屬元素的單質(zhì)及化合物，今天等一些非金屬元素的單質(zhì)及化合物，今天我們來學(xué)習(xí)新內(nèi)容。我們來學(xué)習(xí)新內(nèi)容。 現(xiàn)在請(qǐng)大家來看下面的一組圖片現(xiàn)在請(qǐng)大家來看下面的一組圖片瓷器是中國(guó)最偉大的創(chuàng)造之一，所以中國(guó)被譽(yù)為瓷器是中國(guó)最偉大的創(chuàng)造之一，所以中國(guó)被譽(yù)為“瓷國(guó)瓷國(guó)”秦始皇陵兵馬俑是秦始皇陵兵馬俑是“世界八大奇跡世界八大奇跡”之一，是二十世紀(jì)最偉大的發(fā)之一，是二十世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)水晶晶瑩剔透，常被人們看作純潔和永恒的象征水晶晶瑩剔透，常被人們看作純潔和永恒的象征太陽能電池以其易獲得、無污染等特點(diǎn)，應(yīng)用越來越廣泛太陽能電池以其易獲得、無污染等特點(diǎn)，應(yīng)用越來越廣泛以上圖片有什么共同之處？以上圖片有什么共同之處？其物質(zhì)中都含有硅元素其物質(zhì)中都含有硅元素4-1 硅硅 無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料一、單質(zhì)硅一、單質(zhì)硅 硅的含量、存在形態(tài)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、硅的含量、存在形態(tài)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、工業(yè)制法、用途工業(yè)制法、用途二、二氧化硅及光導(dǎo)纖維二、二氧化硅及光導(dǎo)纖維 二氧化硅的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、用途二氧化硅的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、用途 光導(dǎo)纖維的性質(zhì)和用途光導(dǎo)纖維的性質(zhì)和用途 三、硅酸鹽與無機(jī)非金屬材料三、硅酸鹽與無機(jī)非金屬材料硅統(tǒng)硅統(tǒng)硅電子元件硅電子元件硅燈硅燈Intel激光激光硅芯片硅芯片硅電池硅電池一、半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅一、半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅半導(dǎo)體材料是指導(dǎo)電能力介于于導(dǎo)體和絕緣體半導(dǎo)體材料是指導(dǎo)電能力介于于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類材料。硅在地殼中的含量?jī)H次氧，之間的一類材料。硅在地殼中的含量?jī)H次氧，儲(chǔ)量豐富，現(xiàn)已成為應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體材料。儲(chǔ)量豐富，現(xiàn)已成為應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體材料。在自然界的存在形態(tài)：在自然界的存在形態(tài)：無游離態(tài)，只有化合態(tài)。無游離態(tài)，只有化合態(tài)。常見存在物質(zhì)形式：二氧化硅和硅酸鹽等。常見存在物質(zhì)形式：二氧化硅和硅酸鹽等。硅在地殼中的含量分布圖，如下：硅在地殼中的含量分布圖，如下：氧氧48.6%硅硅26.3%鋁鋁7.73%鐵鐵4.75%鈣鈣3.45%鈉鈉2.74%鉀鉀2.47%鎂鎂2.00%氫氫0.16%其他其他1.20%n觀察硅單質(zhì)的實(shí)物圖片觀察硅單質(zhì)的實(shí)物圖片n并閱讀教材并閱讀教材P107第一段，第一段，總結(jié)硅的物理性質(zhì)總結(jié)硅的物理性質(zhì)硅單質(zhì)硅單質(zhì)單晶硅單晶硅、硅單質(zhì)的性質(zhì)、硅單質(zhì)的性質(zhì)硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。而脆的固體。晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都很高，硬度大。點(diǎn)和沸點(diǎn)都很高，硬度大。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,是重要的半導(dǎo)體材料。是重要的半導(dǎo)體材料。物理性質(zhì)物理性質(zhì)思考：思考：1、硅的化學(xué)性質(zhì)是什么？、硅的化學(xué)性質(zhì)是什么？2、寫出硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖，與所學(xué)過的、寫出硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖，與所學(xué)過的 哪種元素有相似之處？哪種元素有相似之處？常溫下很穩(wěn)定，在高溫或點(diǎn)常溫下很穩(wěn)定，在高溫或點(diǎn)燃的條件下有較強(qiáng)還原性。燃的條件下有較強(qiáng)還原性。常溫下很穩(wěn)定，高溫時(shí)也能發(fā)常溫下很穩(wěn)定，高溫時(shí)也能發(fā)生反應(yīng)。生反應(yīng)。 碳與硅化學(xué)性質(zhì)比較碳與硅化學(xué)性質(zhì)比較 碳（碳（ C ） 硅（硅（Si）Si+O2 = SiO2Si+2F2=SiF4 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 + 2H2 Si+4HF=SiF4+2H2C + O2 C O2C + C O2 2C OC + C uO C O + C uC + H2O (氣 ) C O + H2C + 2H2S O4(濃 ) C O2 +2SO2+ 2H2O *C + 4H N O3(濃 ) C O2 +4N O2+ 2H2O2C + O2 2C OSi+2Cl2=SiCl4 2、 硅的工業(yè)制法硅的工業(yè)制法 制粗硅：制粗硅：SiO2 +2C =Si + 2CO硅鐵硅鐵硅錳合金硅錳合金硅鋇合金硅鋇合金氧化劑：氧化劑：SiO2 得到電子發(fā)生還原反應(yīng)得到電子發(fā)生還原反應(yīng)高溫高溫還原劑：還原劑： C 失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)（粗硅）（粗硅）粗硅提純后可以得到高純硅，作為半導(dǎo)體粗硅提純后可以得到高純硅，作為半導(dǎo)體材料。材料。3、硅的用途：、硅的用途： 硅不但用于制造晶體管、集成電路，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。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。如含硅此外，硅合金的用途也很廣。如含硅4%的鋼具有良好的導(dǎo)磁性，可用于制造變壓的鋼具有良好的導(dǎo)磁性，可用于制造變壓器鐵芯；含硅器鐵芯；含硅15%左右的鋼具有良好的耐左右的鋼具有良好的耐酸性酸性,可用于制造耐酸設(shè)備?？捎糜谥圃炷退嵩O(shè)備。第二課時(shí)石英玻璃坩鍋石英玻璃坩鍋光光 導(dǎo)導(dǎo) 纖纖 維維 交流研討：交流研討： 1、從物質(zhì)分類的角度來看，二氧化硅、從物質(zhì)分類的角度來看，二氧化硅 屬于哪類物質(zhì)？屬于哪類物質(zhì)？ 2、二氧化硅可能具有哪些化學(xué)性質(zhì)？、二氧化硅可能具有哪些化學(xué)性質(zhì)？ 二、二氧化硅與光導(dǎo)纖維二、二氧化硅與光導(dǎo)纖維 二氧化硅廣泛存在于自然界中，沙子、石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，透明的石英英的主要成分就是二氧化硅，透明的石英晶體即水晶。晶體即水晶。 1、SiO2的物理性質(zhì)：無色，沸點(diǎn)高、硬度大、的物理性質(zhì)：無色，沸點(diǎn)高、硬度大、不溶于水、不導(dǎo)電的晶體不溶于水、不導(dǎo)電的晶體二氧化硅晶體是由由氧原子和硅原子構(gòu)成的二氧化硅晶體是由由氧原子和硅原子構(gòu)成的SiO2的結(jié)構(gòu)示意圖是由許多硅原子和氧原子通過牢固的作用力結(jié)合是由許多硅原子和氧原子通過牢固的作用力結(jié)合成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)分子。成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)分子。二氧化碳二氧化碳CO2二氧化硅二氧化硅SiO2物質(zhì)分類物質(zhì)分類與堿性氧化與堿性氧化物反應(yīng)物反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿反應(yīng)與水反應(yīng)與水反應(yīng)與與HF反應(yīng)反應(yīng) 均屬于酸性氧化物均屬于酸性氧化物CO2 CaOCaCO3CaOSiO2 CaSiO3高溫CO2 2NaOH Na2CO3+H2O SiO2 2NaOH Na2SiO3+H2OCO2 H2OH2CO3 不反應(yīng)不反應(yīng) 不反應(yīng)不反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4+ 2H2O2、二氧化硅與二氧化碳的比較、二氧化硅與二氧化碳的比較二氧化硅化學(xué)性質(zhì)不活潑。二氧化硅化學(xué)性質(zhì)不活潑。 閱讀教材閱讀教材P109歸納二氧化硅的用途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、光水晶用于制造電子儀器的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品學(xué)儀器、工藝品(2)光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維原料原料(3)制制玻璃玻璃思考練習(xí)思考練習(xí)n實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸(HF)? n實(shí)驗(yàn)室盛放實(shí)驗(yàn)室盛放NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞溶液的試劑瓶用橡皮塞而而 不用玻璃塞不用玻璃塞,你知道是為什么嗎你知道是為什么嗎? 三、硅酸鹽與無機(jī)非金屬材料三、硅酸鹽與無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料一般耐高溫、溫度高、抗腐蝕，有無機(jī)非金屬材料一般耐高溫、溫度高、抗腐蝕，有些材料還有獨(dú)特的光電特性。主要包括陶瓷、玻些材料還有獨(dú)特的光電特性。主要包括陶瓷、玻璃璃 、無機(jī)非金屬涂層等、無機(jī)非金屬涂層等列舉生活中的硅酸鹽產(chǎn)品：列舉生活中的硅酸鹽產(chǎn)品：陶瓷陶瓷用做餐具、潔具等用做餐具、潔具等玻璃制品玻璃制品用做飾物、容器、家居用品、實(shí)驗(yàn)儀器等用做飾物、容器、家居用品、實(shí)驗(yàn)儀器等1、普通玻璃的主要原料是純堿（、普通玻璃的主要原料是純堿（Na2CO3）、）、石灰石（石灰石（CaCO3)、石英、石英(SiO2),生產(chǎn)過程中主要的生產(chǎn)過程中主要的化學(xué)反應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)：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設(shè)備：玻璃熔爐設(shè)備：玻璃熔爐閱讀教材閱讀教材 P111有色玻璃有色玻璃高溫高溫高溫高溫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：硅酸二鈣分是：硅酸二鈣:2CaOSiO2 、硅酸三鈣硅酸三鈣:3CaOSiO2 、鋁鋁酸三鈣酸三鈣: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。筑材料。 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?；炷脸?用鋼筋做結(jié)構(gòu)，這就是通常所說的鋼筋混凝土用鋼筋做結(jié)構(gòu)，這就是通常所說的鋼筋混凝土. 鋼筋混凝土強(qiáng)度大，常用來做高樓大廈、橋梁等鋼筋混凝土強(qiáng)度大，常用來做高樓大廈、橋梁等 高大建筑。高大建筑。n3、陶瓷、陶瓷人類應(yīng)用最早的硅酸鹽材料人類應(yīng)用最早的硅酸鹽材料n主要原料：黏土主要原料：黏土n特點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度小，易碎，易滲透。特點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度小，易碎，易滲透。制作陶瓷的工藝流程制作陶瓷的工藝流程n新型無機(jī)非金屬材料：新型無機(jī)非金屬材料：n常見有高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷、常見有高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷、壓電陶瓷等。壓電陶瓷等。新型無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料1、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷氮化硅、碳化硅陶瓷氮化硅、碳化硅陶瓷2、生物陶瓷、生物陶瓷氧化鋁、氧化鋯和氧化鋁、氧化鋯和CaO-Na2O-SiO2-P2O5陶瓷陶瓷3、壓電陶瓷、壓電陶瓷鈦酸鋇、鈦酸鉛陶瓷鈦酸鋇、鈦酸鉛陶瓷