第4章 第1节 50ppt 硅无机非金属材料.ppt

1、一、单质硅与半导体材料 1硅元素 (1)存在 在地壳中的含量：居 位，自然界中存在形态：全 部以 (2)主要存在形式： 和 等,第二,化合态的形式存在,二氧化硅,硅酸盐,2单质硅 单质硅有 和 两种，晶体硅结构与 类似 (1)物理性质,晶体硅,无定形硅,金刚石,灰黑色有金属光泽,大 高,介于导体与 绝缘体之间,(2)化学性质 常温下,加热时,(3)工业制法 用焦炭和SiO2在电炉中反应得粗硅，反应的化学方程 式为： (4)主要用途 广泛用做半导体材料、生产硅合金等,1在半导体工业中有这样一句话“从沙滩到用户”，谈 谈你是如何理解的？,提示：沙子的主要成分是SiO2，单质Si就是从SiO2中提

2、取出来的，纯硅制成的芯片是各种计算机、微电子产品 的核心，而这些产品已深入到百姓人家,很大,很高,SiO22NaOH = Na2SiO3H2O,c.与碳酸盐（如N2CO3、CaCO3等）反应.化学方程式为： ； . 与氢氟酸反应化学方程式为： . 高温下与焦炭反应化学方程式为： .,SiO24HF = SiF42H2O,2光导纤维 (1)主要成分： . (2)用途：用于通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控、 医疗器械制造等方面 (3)优点：耐腐蚀、传送量大、损耗少、抗干扰等,SiO2,2能否依据Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2说明H2SiO3 的酸性比H2CO3强？,提示：不能因为酸盐

3、互化关系：强酸弱酸盐强 酸盐弱酸，仅适用于常温下水溶液中进行的反应， 而该反应是在高温且干态下进行，故只能从化学平衡 移动角度去解释反应发生的原因：生成物CO2为气 体，及时离开反应体系，使化学反应得以向右进行,三、硅酸盐与无机非金属材料 1硅酸及其盐 (1)硅酸 水溶性： 溶于水，酸性比H2CO3 ，受热或在干燥空 气中易分解，化学方程式为： . (2)硅酸钠(Na2SiO3) 其水溶液俗称 ，有黏性；其水溶液因 而显 碱性，长期露置于空气中会变 ，有关反应的化学方 程式为 .,不,弱,Na2SiO3CO2H2O = Na2CO3H2SiO3,水玻璃,水解,浑浊,2传统无机非金属材料,纯碱、

4、石灰石、石英 石灰石、黏土,Na2SiO3，CaSiO3，SiO2,水硬性,3新型无机非金属材料的种类和用途,高温,高,氮化硅,电学,氧化锡,光学,光导纤维,生物,氧化铝,3盛放碱性溶液的试剂瓶，为什么不能用玻璃塞？,提示：玻璃中含有SiO2，SiO2能够与碱性溶液缓慢反应生成具有黏合性的Na2SiO3，从而使瓶塞与瓶口黏在一起，不易分开,感受鉴赏 1(2009广东高考)下列关于硅单质及其化合物的说法正 确的是 () 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A B C D,解题指导选硅是构成一些岩

5、石和矿物的基本元素，水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐制品，而水晶的成分是SiO2；光导纤维的主要成分是SiO2.,C,解题指导选 根据酸盐之间复分解反应进行的方向判断酸性强弱一般是在常温湿态下适用，在高温干态下不适用，事实上碳酸酸性比硅酸强，故A项错误；CO2和SiO2属不同类型晶体，在物理性质方面有很大差异，故B项错误；SiO2与氢氟酸反应，不属于酸性氧化物与酸的一般反应，在此反应中SiO2没有表现碱性，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,D,3(2011山东威海统考)青石棉(cricidolite)是一种致癌物质， 其化学式为Na2Fe5Si8

6、O22(OH)2(化学组成可表示为：Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O)青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法正确的是 () A青石棉不属于硅酸盐原料 B青石棉中含有一定量的石英晶体 C青石棉属于新型无机非金属材料 D1 mol青石棉能使1 mol稀硝酸被还原,D,思考领悟 教师备课园地,2CO2和SiO2的比较,感受鉴赏 4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：,写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式_. 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

7、和另一种物质，写出配平的化学反应方程式_；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是_ _,5下列有关硅材料的说法正确的是_(填字母) A碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥 B氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承 C高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光 导纤维 D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点 很高 E盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅,答案 A、B、C,思考领悟 教师备课园地,一般情况下，因为碳酸的酸性比硅酸强，可发生反应如Na2SiO3CO2H2O = H2SiO3Na2CO3，即符合“较强酸制较弱酸”的复分解反应规律而上述反应

8、之所以能进行，是因为该反应不是在水溶液中，而是在高温条件下发生的，从化学平衡的角度理解，高温时，SiO2这种高沸点，难挥发的固体制得了低沸点，易挥发的CO2气体，因CO2 生成后离开反应体系使反应向右进行到底.,考 情 分 析 近几年高考对硅及其化合物的考查，主要考点集中在三个方面：一是硅、二氧化硅的用途；二是硅及其化合物的性质；三是硅及其化合物的制备常见的题型为选择题和实验题 硅及其化合物的用途越来越受到人们的重视，许多高科技领域的新型无机非金属材料都与硅有关，因此，近几年有关硅及其化合物的考题越来越多，备受高考命题专家的青睐，已成为现在高考的新热点,预测今后高考命题方向是综合试题，以硅及其

9、化合物知识为载体，结合基本概念、基本理论、化学计算或结合其他元素及化合物知识进行综合性命题，以考查学生思维能力；同时，随着化学与高科技的联系日益密切，硅酸盐以及新型无机材料的知识也可能会出现在大综合试题中,考 题 印 证 1(2010山东高考)下列推断正确的是 () ASiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应 BNa2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同 CCO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳 定存在 D新制氯水显酸性，向其中滴加少量紫色石蕊试液， 充分振荡后溶液呈红色,答案： A,解析：本题考查无机化合物的性质SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO22N

10、aOH = Na2SiO3H2O，符合酸性氧化物的定义，A选项正确；Na2O与CO2反应生成Na2CO3，Na2O2与CO2反应的产物为Na2CO3和O2，B选项错误；NO在常温下与空气中的O2迅速反应生成NO2，化学方程式为2NOO2 = 2NO2，C选项错误；新制氯水中存在H和HClO，具有酸性和漂白性，所以滴加紫色石蕊试液振荡，溶液先变红后退色，D选项错误,2(2010福建高考)下表各组物质中，满足下图物质一步转 化关系的选项是 (),答案： C,3(2010江苏高考)下列有关物质的性质或应用的说法不 正确的是 () A二氧化硅是生产光纤制品的基本原料 B水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂

11、C盐析可提纯蛋白质并保持其生理活性 D石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯,.,解析：本题考查物质的用途，意在考查考生了解与识记常见有机物和无机物的用途的能力D项，石油裂解可以得到乙烯、丙烯和丁二烯，故不正确,答案： D,4(2009四川高考)开发新材料是现代科技发展的方向之 一下列有关材料的说法正确的是 () A氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 BC60属于原子晶体，用于制造纳米材料 C纤维素乙酸酯属于天然高分子材料 D单晶硅常用于制造光导纤维,解析：B项，C60属于分子晶体；C项，纤维素乙酸酯不是天然高分子材料；D项，二氧化硅常用于制造光导纤维,答案：A,解析：选项A，根据置换反应和化合反应的概念即可判断，正确；选项B，根据反应可知还原性焦炭大于硅，根据反应可知还原性氢气大于硅，正确；选项C，在三个反应中，硅元素的化合价从0价变为4价或从4价变为0价，故每消耗或生成28 g硅，转移电子均为4 mol，正确；选项D，反应中