5.3.2无机非金属材料 课件 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第五章 化工生产中的重要非金属元素 第二课时 第三节　无机非金属材料 必修第二册 价值5元的沙子 SiO2 芯片Si 价值5000元 点沙　　 成金 [思考]同学们你可以解决以下问题吗 第 页 PART 01 PART 02 核心素养发展目标 了解并掌握硅、二氧化硅的性质，了解二者在生产、生活中的应用。 通过对硅及化合物的学习培养学生论据推理与模型认知的化学核心素养。 周期表中位置 原子结构 示意图 存在 含量 存在形态 一、硅元素的存在与结构 第三周期 第ⅣA族 地壳中 居第二位 ？ 硅的存在形式 硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的，因此硅都以化合态存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。 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。 在元素周期表中处于金属与非金属的交界处，常用来用途：作半导体材料。 集成电路板（硅芯片）、太阳能电池极板 [思考１]如何制备硅？ 5 二、硅的制备 SiO2+2C = Si+2CO ↑ (粗硅) 高温 若C过量： SiO2+3C = SiC + 2CO ↑ 高温 碳化硅(俗名：金刚砂) 工业上用焦炭还原石英砂可知制得含有少量杂质的粗硅 晶体硅中的杂质会影响导电性能 [思考２]如何制备高纯度的硅？ 第 页 [思考３]工业上利用焦炭与SiO2在高温下反应制备粗硅，由此能否说明碳的还原性大于硅？ 解析：氧化性、还原性的强弱，必须是在通常的情况下发生的反应，上述反应是在高温条件下发生的，故不能比较还原性的强弱。 SiO2+2C = Si+2CO ↑ (粗硅) 高温 第 页 Si+3HCl 　=　SiHCl3+H2 高温 SiHCl3+H2 = Si+3HCl （高纯硅） 高温 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。 SiO2+2C = Si+2CO ↑ (粗硅) 高温 第 页 １、硅单质主要有无定型硅和晶体硅两大类 晶体硅具有金属光泽的灰黑色固体、熔点高，硬度大 三、硅的性质 ２、结构特点 晶体硅的结构与金刚石相似—由四面体组成的空间网状结构 ３、物理性质 （１）常温下，化学性质不活泼，除与氟气、氢氟酸、和强碱外， 不跟其他物质反应 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ Si+2F2= SiF4　 Si+4HF=SiF4↑+H2↑ 常温： ４、化学性质 （２）加热时，能与O2、Cl2、C等非金属反应: Si + O2= SiO2 　 △ Si + 2Cl2 = SiCl4 　 △ 四、二氧化硅的性质 二氧化硅可用来生产光导纤维。光导纤维的通信容量大，抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通信效率。 结晶形（石英晶体） 无定形——硅藻土 水晶 玛瑙 存在 物理性质： 无色，难溶于水，熔点高，硬度大。 SiO2是正四面体结构性质很稳定 二氧化硅（ SiO2）的晶体结构 化学性质： [思考４]二氧化硅（ SiO2）能与其它物质反应？ 化学性质很稳定，不活泼。 第 页 １、二氧化硅（ SiO2）酸性氧化物 化学性质: （２）与强碱反应生成盐和水 （３）与某些盐的反应 高温　 SiO2 + CaO 　= 　CaSiO3 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2O 高温 SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2↑ （１）与碱性氧化物反应生成盐 (有粘性，其水溶液俗称水玻璃) ２、与HF的反应（ SiO2的特性） SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O （４）不与水反应 ——常用于雕刻玻璃 [思考５]某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应，推断SiO2为两性氧化物是否正确? 不正确，因为二氧化硅跟氢氟酸反应产物不是盐和水，所以不属于两性氧化物，但是属于酸性氧化物。 (4)用途：①制硅酸；②黏合剂；③耐火阻燃材料；④防腐剂 [知识扩展]最简单的硅酸盐——Na2SiO3 中学阶段唯一难溶于水的酸 (1)俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃 (2)物理性质：白色固体，可溶于水 (3)化学性质 ①与酸反应：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3(胶体) ②与CO2反应： Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3(胶体) 　　溶解度很小，是一种弱酸，酸性弱于碳酸，不能使指示剂变色。 1、物理性质 【知识拓展】硅酸( H2SiO3 ) 硅胶用途：做干燥剂