2016-2017学年高中化学 4.1.1 半导体材料和光导纤维课件 鲁科版必修1.ppt

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,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。二、硅1.硅的存在在地壳里,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。,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,硅能和氟气、氢氟酸和强碱反应,但它不易跟其他物质如氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸等反应。在加热条件下,硅能跟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:,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:在高温下让粗硅跟氯气反应,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。,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:,自主阅读,自主检测,(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b.与氧化钙反应与氢氟酸反应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.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,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项中常温下硅可以和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,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,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属于不同类型的晶体,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,重难点一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。讨论探究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。,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,情景导入,知识点拨,典例引领,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和氢氟酸反应,又能和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,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,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,重难点二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是同主族元素的最高价氧化物,在物质的分类中都属于酸性氧化物。讨论探究(1)试写出CO2和SiO2与碱反应的离子方程式。(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。,重难点一,重难点二,情景导入,知识点拨,典例引领,二氧化碳与二氧化硅的性质比较,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,例题2导学号05840172下列说法正确的是()A.二氧化硅是酸性氧化物,它可以与碱反应,但不能与任何酸反应C.二氧化碳通入硅酸钠溶液中不能制得硅酸D.二氧化硅常被用来制造光导纤维,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,情景导入,知识点拨,典例引领,成功体验2下列说法正确的是()A.单质硅能在空气中稳定存在B.地壳中硅的储量丰富C.二氧化硅可用做半导体材料解析:硅能与氧气发生反应,单质硅不能在空气中稳定存在;硅可用作半导体材料;D项反应中氧化剂和还原剂都是C,物质的量之比为12。答案:B,12345,1.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,12345,2.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;芯片其成分为晶体硅。答案:C,12345,3.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,12345,4.下列有关硅的叙述中,正确的是()A.硅在常温下就能跟氢气起化合反应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,12345,5.硅单质及其化合物应用范围