5.3.1 新型无机非金属材料（同步课件）-2023-2024学年高一化学同步精品课堂（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 第三节 无机非金属材料 课时1 新型无机非金属材料 贰 叁 知识导航 本节重难点 硅的性质及用途 壹 二氧化硅的性质与用途 贰 新型陶瓷和纳米材料 叁 课堂导入 世界著名高科技产业区——硅谷 硅谷（Silicon Valley），位于美国加利福尼亚北部的大都会区旧金山湾区南面。硅谷最早是研究和生产以硅为基础的半导体芯片的地方，因此得名。 课堂导入 探究课堂 硅的存在 硅是亲氧元素，没有游离态，只有化合态。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。 硅酸盐——石榴石 氧化物——水晶 探究课堂 硅在地壳中的含量 仅次于氧，排在第二位。 Si-26.30% 2 地壳中含量前五位的元素 氧、硅、铝、铁、钙 探究课堂 硅的类型 晶 体 硅 不 定 型 硅 探究课堂 晶体硅的物理性质 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。 探究课堂 硅元素位于元素周期表中：第三周期 ⅣA族 硅在元素周期表中的位置 处于金属和非金属的过渡位置 探究课堂 硅的原子结构示意图 Si +14 8 4 2 硅原子的最外电子层有4个电子，既不容易得到4个电子，也不容易失去4个电子 硅的化学性质不活泼，主要形成四价化合物 探究课堂 硅单质的化学性质 常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质反应。 与氟气反应： 化学方程式： Si+2F2 = SiF4 与氢氟酸反应： 化学方程式： Si+4HF = SiF4↑+2H2↑ 与强碱溶液反应： 化学方程式： Si+2NaOH+H2O =Na2SiO3+2H2↑ 探究课堂 加热条件下，硅也能和一些非金属反应。 与氯气反应： 化学方程式： 与氧气反应： 化学方程式： Si+2Cl2 SiCl4 Si + O2 SiO2 与碳反应： 化学方程式： Si + C SiC 高温 硅单质的化学性质 探究课堂 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 探究课堂 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。 探究课堂 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 探究课堂 【例1】我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是( 　 ) A．晶体硅和金刚石的物理性质相似 B．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应 C．晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格昂贵 D．晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电 A 探究课堂 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？ 探究课堂 二氧化硅在自然界中的存在 有结晶形和无定形两大类，通称硅石。 玛瑙 水晶 石英 结晶形 硅藻土 无定形 探究课堂 二氧化硅的结构 四面体结构 每1个Si原子周围结合4个O原子， Si在中心，O在四个顶角。 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。 立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理和化学性质。 物理性质： 硬度大，熔点高，难溶于水 化学性质： 化学稳定性好 探究课堂 从物质组成和性质角度来分类，SiO2属于哪类物质？有什么化学性质？ 酸性氧化物 通性 与水反应 与碱反应 与碱性氧化物反应 SiO2不溶于水，也不与水反应 与强碱反应(如NaOH) SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O 硅酸钠 俗称泡花碱，其水溶液俗称“水玻璃”，可作粘合剂、防火剂 与碱性氧化物反应(如CaO) SiO2+CaO CaSiO3 高温 二氧化硅的化学性质 探究课堂 为什么实验室盛放碱溶液的试剂瓶使用橡胶塞，而不用玻璃塞？ 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。 探究课堂 加热熔融NaOH时，为什么不能使用陶瓷坩埚，石英坩埚和铝坩埚，只能使用铁