高中化学-硅 无机非金属材料教学课件设计

第4章材料家族中的元素CPU硅芯片的使用材料是人类生产和生活的重要物质基础,是衡量一个国家科技和经济发展水平的重要标志之一.价值5元的沙子SiO2Si点沙成金价值5000元的芯片第一节硅无机非金属材料【学习目标】1、了解硅及二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用。2、了解硅在半导体工业，二氧化硅在现代通讯业的应用。【学习重点】硅和二氧化硅的主要性质、用途。一、单质硅与半导体材料【思考】（1）什么是半导体材料？（2）最早使用的半导体材料是什么？为什么没广泛使用？（3）现在广泛使用的半导体材料是什么？为什么能广泛使用？1、半导体材料

2、单质硅

(1)

硅的含量与存在含量：在地壳中居第二位。存在：没有游离态，只有化合态。大多以SiO2、硅酸盐的形式存在，

构成矿物和岩石的主要成分。OSiAlFe地壳中元素含量前四位

（2）物理性质颜色状态硬度

熔沸点导电性灰黑色、有金属光泽固体大高介于导体和绝缘体之间观察硅单质的实物图片，总结硅的物理性质［交流研讨］利用所学过非金属元素的性质及硅的原子结构示意图，预测硅的化学性质？

想一想画出Si的原子结构简图，并由此分析：硅的化学性质活不活泼，为什么？硅的化合价主要是多少？

Si:Si原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以,硅的化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。（3）化学性质

①常温下化学性质稳定,不易与H2、O2、Cl2、硫酸、硝酸、盐酸等物质反应,只与强碱、氢氟酸、氟气反应Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑Si+2F2====SiF4Si+4HF====SiF4↑+2H2↑与氢氧化钠与F2与HF②加热Si+O2====SiO2△（燃烧，放出大量的热）Si+2Cl2====SiCl4

高温（粗硅）SiO2+2C====Si+2CO↑高温（4）硅的工业制法(粗硅)【想一想】粗硅如何提纯?高温Si+2Cl2====SiCl4高温SiCl4+2H2====Si+4HCl

（高纯硅）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。（粗硅）硅的用途

硅除作为半导体材料用来制集成电路、晶体管、硅整流器外，还可制造太阳能电池，硅合金等。硅合金用于制造变压器、耐酸设备等。判断正误：（1）硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在。（

）

（2晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，能导电。（

）（3）硅是一种非金属元素，其单质却能与氢氟酸反应。（

）（4）硅常温时可和强碱溶液反应，硅高温时和氧气反应。（

）（5）工业制硅的反应为：SiO2+2C====Si+CO2↑（

）（6）硅在电子工业中，是最重要的半导体材料。（

）【小试身手】

高温通电水晶晶莹剔透，常被人们看作纯洁和永恒的象征（1）二氧化硅的存在在自然界主要存在于水晶、石英和沙子等物质中纯净的二氧化硅俗称水晶（2）

物理性质颜色熔点硬度溶解性导电性无色高大不溶于水不导电SiO（3）二氧化硅的晶体结构四面体结构，每个Si接4个O，每个O接2个Si，是由Si和O按1：2的比例所组成的立体网状结构的晶体。（4）二氧化硅的化学性质与强碱：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2ONa2SiO3可溶于水，其水溶液俗名水玻璃，是一种矿物胶从物质分类的角度来看，二氧化硅具有什么性质？从化合价角度分析，二氧化硅具有什么性质？与碱性氧化物：

②弱氧化性SiO2+CaO=CaSiO3高温①是酸性氧化物SiO2+2C====Si+2CO↑高温你是否想过这些图案或花纹是怎样刻上的呢？玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？③特殊性：不与酸反应（除氢氟酸以外）SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O1、为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞？思考与交流2、实验室保存氢氟酸不用玻璃瓶？量筒上的刻度怎么刻上去？玻璃中含有SiO2会与NaOH溶液反应生成Na2SiO3所以用橡皮塞SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O玻璃中含有SiO2会与HF反应生成SiF4用塑料瓶盛装氢氟酸。SiO2+4HF==SiF4

↑+

2H2O雕刻玻璃思考：

3、二氧化硅难溶于水，那么如何制得硅酸呢？

制备方法：较强酸和可溶性硅酸盐反应制硅酸Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓硅酸（H2SiO3）不溶于水，其酸性比H2CO3还弱。二氧化碳CO2二氧化硅SiO2物质分类与碱性氧化物反应与碱反应与水反应与HF反应

均属于酸性氧化物CO2+CaO====CaCO3CO2+2NaOH====Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2OCO2+H2O====H2CO3不反应不反应SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O4、二氧化硅与二氧化碳的区别和联系CaO+SiO2====CaSiO3高温【思考】（5）SiO2的用途二氧化硅石英玻璃玛瑙首饰石英手表石英钟高级工艺品眼镜精密仪器轴承光导纤维玛瑙

2、光导纤维光导纤维，简称“光纤”，就是一种能利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的玻璃细丝。制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大，一对光纤上可同时传送3万门电话。

判断正误：

（1）石英、水晶的主要成分都是二氧化硅。（

）

（2SiO2

和CO2的物理性质相似，常温下都为气体。（

）（3）二氧化硅是酸性氧化物，与水反应可以生成硅酸。（

）（4）SiO2属于酸性氧化物，SiO2不能与酸反应。（

）（5）CO2通入水玻璃（Na2SiO3溶液）可以得到硅酸。（

）（6）光导纤维的主要成分是S