鲁科版必修1 4.1.1半导体材料和光导纤维 课件（33张）.pptx

第4章材料家族中的元素 第1节硅无机非金属材料 第1课时半导体材料和光导纤维 一 二 三 自主阅读 自主检测 一 半导体材料特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料 最早使用的半导体材料是ge 现在最广泛使用的半导体材料是si 一 二 三 自主阅读 自主检测 二 硅1 硅的存在在地壳中 硅的含量仅次于氧 全部以化合态存在 主要存在形式为二氧化硅和硅酸盐 2 单质硅 1 硅的同素异形体 晶体硅和无定形硅 2 物理性质 晶体硅是灰黑色 有金属光泽 硬而脆的固体 熔点高 能导电 是良好的半导体材料 一 二 三 自主阅读 自主检测 3 化学性质 在常温下 硅的化学性质不活泼 它不易与氢气 氧气 氯气 硫酸 硝酸等物质发生反应 在加热条件下 硅能与某些非金属单质发生反应 例如 加热时 研细的硅能在氧气中燃烧 生成二氧化硅并放出大量的热 请写出下列化学方程式 一 二 三 自主阅读 自主检测 4 工业制法 粗硅提纯 工业上 用焦炭还原二氧化硅的方法制得的硅中含有少量杂质 叫作粗硅 工业对粗硅进行提纯的原理为 在高温下让粗硅与氯气反应 其产物在高温下被氢气还原 从而得到较纯的硅 请写出上述过程中有关的化学方程式 5 用途 硅可用来制造集成电路 太阳能电池 硅整流器等 硅合金可用来制造变压器铁芯 耐酸设备等 一 二 三 自主阅读 自主检测 三 二氧化硅与光导纤维1 二氧化硅 1 自然界中的存在 沙子 石英 水晶的主要成分是二氧化硅 2 物理性质 3 化学性质 二氧化硅化学性质不活泼 一般不与酸反应 具有酸性氧化物的性质 a 与氢氧化钠溶液反应 一 二 三 自主阅读 自主检测 b 应用 刻蚀玻璃 2 光导纤维 1 主要成分 sio2 2 用途 用于光纤通信 能量传输和信息处理等方面 自主阅读 自主检测 1 2 3 4 1 硅在地壳中含量丰富 有着地球 骨骼 之称 以下关于硅的说法中 你认为合理的有 a 晶体硅和金刚石的物理性质相似b 硅在地壳中的含量居第二位 可以以游离态存在于自然界中c 晶体硅和无定形硅都是硅的同素异形体 都有规则的几何外形d 晶体硅具有金属光泽 故它属于金属材料 可以导电解析 硅是地壳中含量居第二位的元素 以化合态存在于自然界中 其同素异形体有晶体硅和无定形硅两种 晶体硅的结构类似于金刚石 物理性质也相似 是良好的半导体材料 答案 a 自主阅读 自主检测 1 2 3 4 2 有关硅元素的下列叙述中正确的是 a 硅与任何酸都不反应b 硅是构成矿物岩石的主要原料 其化合态硅几乎全部是二氧化硅和硅酸盐c 硅的性质很稳定 能以游离态存在于自然界d 常温时硅不与任何物质反应解析 a项中硅可以与氢氟酸反应 所以错误 b项中自然界中的硅元素主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在 所以正确 c项中自然界中没有游离态的硅 所以错误 d项中常温下硅可以与氢氟酸以及氢氧化钠溶液等反应 所以错误 答案 b 自主阅读 自主检测 1 2 3 4 3 一定条件下 下列物质与二氧化碳 二氧化硅均不反应的是 a 氧气b 氢氟酸c 澄清石灰水d 碳 自主阅读 自主检测 1 2 3 4 4 下列叙述中正确的是 a 自然界中二氧化硅都存在于石英中b 二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似c 二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸 所以二氧化硅是两性氧化物d 二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物 但二氧化硅不能与水反应生成硅酸解析 硅是亲氧元素 主要以氧化物及硅酸盐形式存在 如石英 水晶 硅石等主要成分都是二氧化硅 故a项错误 co2和sio2在物理性质方面有很大差异 故b项错误 sio2与氢氟酸反应 不属于两性氧化物与酸的一般反应 故c项错误 sio2虽属于酸性氧化物 但不能直接与h2o反应生成h2sio3 d项正确 答案 d 情景导入 知识点拨 典例引领 重难点一 重难点二 硅及其化合物的特性 有人认为性质活泼的单质不能在自然界中存在 而不活泼的单质都能以单质的形式存在于自然界中 根据你所学的知识判断上述说法是否正确 试举例说明 探究提示不完全正确 绝大多数性质活泼的单质不能在自然界中存在 如钠 氯气等 但是氧气性质活泼 可以在自然界中存在 不活泼的单质有的也不能以单质的形式存在于自然界中 如硅单质 情景导入 知识点拨 典例引领 重难点一 重难点二 4 非金属单质一般不导电 但si为半导体 有一定的导电能力 情景导入 知识点拨 典例引领 重难点一 重难点二 2 sio2的特性 1 sio2是h2sio3的酸酐 但它不溶于水 不能直接用它与水反应来制取h2sio3 2 非金属氧化物的熔沸点一般较低 但sio2的却很高 3 酸性氧化物一般不与酸作用 但sio2能跟hf作用 sio2 4hfsif4 2h2o3 硅酸的特性无机酸一般易溶于水 但h2sio3却难溶于水 情景导入 知识点拨 典例引领 重难点一 重难点二 例题1 下列关于硅及硅的化合物的叙述中不正确的是 硅是地壳中含量最多的非金属元素 晶体硅是良好的半导体材料 二氧化硅是制造光导纤维的重要原料 二氧化硅既能与氢氟酸反应 又能与氢氧化钠反应 二氧化硅是酸性氧化物 溶解于水得到硅酸 硅的晶体结构与金刚石的结构相似 它们的熔沸点都比较高a b c d 解析 硅在地壳中的含量仅次于氧 是处于第二位的非金属元素 二氧化硅虽然是酸性氧化物 但不能与水反应 答案 d 情景导入 知识点拨 典例引领 重难点一 重难点二 规律方法点拨si和sio2的比较 情景导入 知识点拨 典例引领 重难点一 重难点二 成功体验1下列关于硅的说法不正确的是 a 硅是非金属元素 但它的单质是灰黑色 有金属光泽的固体b 硅的导电性能介于金属和绝缘体之间 是良好的半导体材料c 当加热到一定温度时 硅能与o2 cl2等非金属反应d 工业上常用焦炭氧化sio2制得粗硅 解析 工业制粗硅的反应为sio2 2csi 2co 硅元素化合价由 4价 0价 碳元素化合价由0价 2价 故焦炭发生氧化反应 起还原剂作用 应为焦炭还原sio2制硅 答案 d 重难点一 重难点二 情景导入 知识点拨 典例引领 co2和sio2的性质比较 分类和比较是学习化学的重要方法 co2和sio2在物质的分类中都属于酸性氧化物 1 试写出co2和sio2与碱溶液反应的离子方程式 2 有人认为sio2能与hf反应 因此属于两性氧化物 这种观点正确吗 2 两性氧化物指的是同时能与酸 碱反应生成盐和水的氧化物 而sio2与氢氟酸反应生成的sif4不是盐 故sio2不是两性氧化物 情景导入 知识点拨 典例引领 重难点一 重难点二 二氧化碳与二氧化硅的性质比较 情景导入 知识点拨 典例引领 重难点一 重难点二 情景导入 知识点拨 典例引领 重难点一 重难点二 情景导入 知识点拨 典例引领 重难点一 重难点二 例题2 下列关于sio2和co2的说法中正确的是 a co2 sio2分别是碳酸和硅酸的酸酐b co2和sio2与水反应分别生成相应的酸c co2是酸性氧化物 sio2是两性氧化物d co2和sio2都是由相应的分子构成的解析 虽然sio2是h2sio3的酸酐 但co2可溶于水生成h2co3 sio2却不能溶于水生成h2sio3 b错误 sio2与co2都是酸酐 都是酸性氧化物 a正确 c错误 co2是由co2分子构成的 而sio2则是由硅原子和氧原子构成的 sio2中不存在分子 d错误 答案 a 情景导入 知识点拨 典例引领 重难点一 重难点二 规律方法点拨sio2和co2分别为h2sio3和h2co3的酸酐 h2co3的酸性比h2sio3的强 因此co2通入na2sio3溶液中可生成白色的硅酸沉淀 na2sio3 co2 h2ona2co3 h2sio3 而na2co3 sio2na2sio3 co2 不是在溶液中发生的 不能说明h2sio3和h2co3的酸性相对强弱 情景导入 知识点拨 典例引领 重难点一 重难点二 成功体验2在一定条件下 既能与co2反应 又能与sio2反应的物质是 nahco3溶液 浓硫酸 naoh溶液 碳a b c d 答案 d 1 2 3 4 5 1 对我国环境 循环经济等具有重要战略意义的光伏产业需二氧化硅作为原料 下列说法正确的是 a 二氧化硅可做导电材料b 芯片的主要成分是二氧化硅c 二氧化硅能与氧化钙反应d 二氧化硅能与水反应生成硅酸解析 选项a sio2不导电 不能做导电材料 选项b 芯片的主要成分是硅 选项c sio2与cao在高温下发生反应生成casio3 casio3为玻璃的主要成分之一 选项d sio2不溶于水 也不与水反应 答案 c 1 2 3 4 5 2 硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角色 被誉为无机非金属材料的主角 下列物品用到硅单质的是 a 玻璃制品b 石英钟表c 计算机芯片d 光导纤维解析 玻璃制品为硅酸盐材料 石英钟表与光导纤维主要部件的成分为sio2 芯片其主要成分为晶体硅 答案 c 1 2 3 4 5 3 下列物质不能用玻璃器皿贮存的是 a 苛性钠b 氢氟酸c 浓硫酸d 硝酸铵 解析 氢氟酸遇二氧化硅很快反应 放出气体 sio2 4hfsif4 2h2o 玻璃瓶不能盛放氢氟酸 通常氢氟酸盛放在塑料瓶中 b项符合题意 答案 b 1 2 3 4 5 4 下列有关硅的叙述中 正确的是 a 硅在常温下就能与氢气发生化合反应b 硅是构成矿物和岩石的主要元素 硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位c 硅的化学性质不活泼 在常温下不与任何物质反应d 硅在电子工业中 是最重要的半导体材料解析 硅的化学性质稳定 常温下与氢气 氧气等不反应 只有在高温条件下才能反应 a错 氧元素在地壳中的含量居第一位 b错 硅的化学性质不活泼 但可与f2 hf和强碱等反应 c错 答案 d 1 2 3 4 5 5 硅单质及其化合物应用范围很广 制备硅半导体材料必须先得到高纯硅 三氯甲硅烷 sihcl3 还原法是当前制备高纯硅的主要方法 生产过程示意图如下 请回答下列问题 1 写出由纯sihcl3制备高纯硅的化学反应方程式 2 整个制备过程必须严格控制无水无氧 sihcl3遇水剧烈反应生成h2sio3 hcl和另一种物质 写出配