5.3.2 新型无机非金属材料-【备课助手】2022-2023学年高一化学同步精品课件（人教版2019必修第二册）

无机非金属材料 5.3.2 第二课时：新型无机非金属材料 课时二 新型无机非金属材料 满足科技发展的需要，应用于高端领域 课时二 新型无机非金属材料 新型无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系，常见类型有两种。 高纯度的含硅元素的材料：如单晶硅、二氧化硅等， 具有特殊的光学和电学性能，是现代信息技术的基础材料。 一些含碳、氮元素的物质。如碳化硅、氮化硅等，在航天、能源和医疗等领域有着广泛的应用。 硅 2022年，8月10日，美国总统拜登正式签署《芯片与科学法案》，该法案将为半导体研发、制造及劳动力发展提供527亿美元。 部分条例针对中国，通过芯片法案限制和阻止国际企业和中国大陆的合作。 华为麒麟990芯片 硅晶片 (生产芯片的基础材料) 课时二 新型无机非金属材料 存在形式： 硅在自然界中主要以： 硅酸盐（如地壳中的大多数矿物）和 氧化物（如水晶、玛瑙）的形式存在。 地壳中的含量：仅次于氧，排在第二位 硅 课时二 新型无机非金属材料 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 硅的物理性质 硅 课时二 新型无机非金属材料 硅的用途 Si导电性介于导体和半导体之间, 是良好的半导体材料, 硅是信息技术的关键材料。 硅太阳能电池 半导体材料 硅芯片 硅 课时二 新型无机非金属材料 第三周期、第IV A族，处于金属和非金属的过渡位置 【思考】 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 ⅣA族 硅 课时二 新型无机非金属材料 【思考】硅的原子结构示意图 Si +14 8 4 2 最外层电子数是4个电子， 原子既不容易失电子也不容易得到电子。 【思考】 已知：硅的化学性质稳定，但自然界中没有游离态的硅单质存在。为什么？ 硅的性质稳定 硅 课时二 新型无机非金属材料 制备原理 制备流程 反应 方程式   用焦炭还原石英砂，得到含少量杂质的粗硅， 然后转化为三氯硅烷，再经氢气还原。 高纯硅的制备 【思考】能否通过反应SiO2＋2C Si＋2CO↑证明C、Si的还原性强弱？ 高温 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。 课时二 新型无机非金属材料 二氧化硅 光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一，它使信息高速公路在全球迅猛发展。光导纤维的主要成分是什么？碱性环境下，光导纤维为什么会失去传播信号的能力？ 课时二 新型无机非金属材料 二氧化硅 自然界的石英、水晶、玛瑙、沙子的主要成分均为二氧化硅。 课时二 新型无机非金属材料 二氧化硅 立体网状结构， Si 原子和 O 原子比例 1:2， 通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。 1、结构 SiO2是不溶于水的固体，熔、沸点高，硬度大。 2、物理性质 课时二 新型无机非金属材料 二氧化碳 二氧化硅 酸性氧化物 水 碱 碱性 氧化物 氧化性 碳 CO2+H2O=H2CO3 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2+CaO=CaCO3 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2O SiO2+CaO CaSiO3 高温 SiO2+2C Si+2CO↑ 高温 CO2+C 2CO 不能与水反应生成硅酸 3、化学性质 二氧化硅 二氧化硅 课时二 新型无机非金属材料 SiO2的特性 SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O 与氢氟酸(唯一的酸)反应 （在玻璃上雕花刻字） 【思考】HF酸该如何保存？ 答：保存在塑料瓶中 课时二 新型无机非金属材料 【思考1】实验室盛放碱溶液的试剂瓶使用橡胶塞，而不用玻璃塞？ 答：若使用带玻璃塞的试剂瓶盛放碱液，碱液能与玻璃中SiO2发生反应生成Na2SiO3，导致玻璃塞与瓶口内侧粘连而无法打开。 【思考2】加热熔融NaOH时，不能使用陶瓷坩埚，石英坩埚和铝坩埚，只能使用铁坩埚，为什么？ 答：陶瓷和石英的主要成分都含有SiO2，SiO2能与NaOH反应，铝坩埚的主要成分是氧化铝，也能与NaOH反应。 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O 二氧化硅 课时二 新型无机非金属材料 【思考3】埋在地下的光导纤维常因土壤成碱性而断路，为什么？用离子方程式表示。 SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O 【思考4】SiO2既能与强碱反应，又能与HF反应，SiO2是两性氧化物吗？ 答：不是，二氧化硅和其他酸不反应，只能与H