5.3.2 新型非金属材料-【优质课堂】2022-2023学年高一化学同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

第三节 无机非金属材料 第2课时 新型无机非金属材料 二、新型无机非金属材料 新型陶瓷 单晶硅 光导纤维(SiO2) 高温结构陶瓷(SiC、Si3N4) 压电陶瓷 透明陶瓷 超导陶瓷 碳纳米材料 ：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等 二、新型无机非金属材料 1.硅和二氧化硅 说一说：根据元素周期表中硅的位置，为什么硅能成为应用最为广泛的半导体材料 第三周期、第IV A族 (一).硅 （1）原子结构： （2）元素周期表位置： 二、新型无机非金属材料 1.硅和二氧化硅 （3）性能： 正好处于金属与非金属的过渡位置 第3周期，第ⅣA族 单质的导电性介于导体和绝缘体之间,是应用广泛的半导体材料 5 集成电路 　　　 晶体管 电脑中央处理器（CPU） (4)晶体硅的用途 ②晶体硅是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料 硅用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件。 ① 硅用来制铝合金、铁合金等多种合金 (4)晶体硅的用途 ③利用硅的半导体性质，硅成为将光能转化为电能常用材料。 【硅太阳能电池】 人造卫星 天火星探测器 硅太阳能电池 CPU的制作 价值5元的沙子 SiO2 Si 价值5000元的芯片 点沙 成金 从沙滩到用户 硅元素在地壳中的含量、存在形式 1、含量 硅的化合物约占地壳质量的90% (5)硅的制备 2. 硅的存在形式 岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。 硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的， 碳—统治有机界：碳是构成有机物的主要元素。 硅—统治无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。 ：氧化物及硅酸盐 因此硅都以“化合态”存在于自然界 硅元素在地壳中的含量、存在形式 (5)硅的制备 12 (5)硅的制备 如何制备高纯度的硅？ 【资料卡片】P22 高纯硅的制备 工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3)，再经氢气还原得到高纯硅。 ① ② ③ 粗硅 2C+ SiO2==== Si + 2CO↑ 高温 问题: 3C + SiO2 === SiC + 2CO↑ 高温 该反应中，氧化剂 : 还原剂 == 1 : 2 还原剂 过量 Si + C == SiC (5)硅的制备 ①粗硅的制取：工业上用焦炭还原石英砂 碳化硅(俗名：金刚砂) 若C过量： +4 -4 粗硅 2C+ SiO2==== Si + 2CO↑ 高温 还原剂 (5)硅的制备 ①粗硅的制取：工业上用焦炭还原石英砂 ②粗硅的提纯 Si + 3HCl ===== SiHCl3 + H2 300℃ SiHCl3 + H2 ===== Si + 3HCl 1100℃ (三氯硅烷) 高纯硅 还原剂 +4 Si原子 补充：晶体硅的性质和结构 1.物理性质： 晶体硅是带有金属光泽，结构类似金刚石，为硬而脆的灰黑色固体,熔点高，硬度大 16 2.硅的化学性质 在常温下化学性质不活泼， Si + 2F2 == SiF4 Si + 4HF == SiF4↑ + 2H2↑ Si + 2NaOH + H2O=Na2SiO3 + 2H2↑ 记住了 仅能与F2、氢氟酸、强碱溶液反应 加热时能与O2、Cl2、C等反应 Si + O2 === SiO2 Si + 2Cl2 == SiCl4（常温下为液体） Si + C == SiC（金刚砂） 2.硅的化学性质 (将Si粉碎, 在O2中燃烧) +4 →原子晶体 -4 1、硅元素在地壳中的含量仅次于 约占26.3% 2、硅以氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳总量的90%以上。 3、硅原子最外层有4个电子，既不易得电子也不易失电子，主要以+4价化合物存在。自然界中硅没有游离态。 氧 小结1：硅在自然界的含量及存在： 因为硅元素有很强的亲氧性！ 1、常温下化学性质稳定，仅能与F2、HF(氢氟酸)、强碱等反应。 2、高温能与O2 、Cl2 、C等非金属反应。 3、工业上以石英(SiO2)、焦炭、氯化氢为原料在高温下制高纯硅。 小结2：硅的化学性质及工业制法 2、信息技术的关键材料---硅芯片，可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件 3、太阳能转化为电能的常用材料---硅太阳能电池 小结3：晶体硅的用途 1、硅用来制铝合金、铁合金等多种合金 下列关于硅的说法不正确的是（　 ） A．当加热到一定温度时，硅能与氧气、氯气等非金属反应　　 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、硅的化学性质不活泼，常