5.3.2 新型无机非金属材料 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

2023-2024学年 必修第二册(人教版2019) 第五章 化工生产中的重要非金属 第三节 无机非金属材料 1 看到计算机的芯片，传导电话的光缆，化学实验的玻璃仪器，你能想象得出它们都是以硅或硅的化合物材料制成的吗？除了以硅酸盐为主要成分的传统无机非金属材料外，你还知道其他无机非金属材料吗？让我们走进教材一起学习新型无机非金属材料。 3、新型陶瓷 1、单晶硅 2、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 4、碳纳米材料 ：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等 新型无机 非金属材料 学习 目标 第2课时 新型无机非金属材料 PART 01 PART 02 通过学习，了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途，感受新型无机非金属材料的奇特性能在高科技领域所发挥的重要作用，激发学习化学的兴趣 结合身边的生活用品、电子产品、建筑物等用到的无机非金属材料，感受化学就在身边，化学材料作用巨大，提高学习化学、投身国家建设的社会责任感 是沙子、水晶、石英、玛瑙的主要成分，可用于制光导纤维 随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系，一系列新型无机非金属材料相继问世。 高纯度的含硅元素的材料：单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光学和电学性能。 含碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域广泛应用。 Si 硅 硅在自然界主要以硅酸盐（如地壳中的大多数矿物质）和氧化物（如水晶、玛瑙）的形式存在。 自然界中不存在游离态的硅。 [学习任务一]认识硅 二氧化硅 通过下列图片总结归纳出硅元素在自然界中的存在形式 思考 交流 Si Si元素 游离态 游离态和化合态 化合态 存在形态 ? O Si 亲氧元素 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。 8 硅 e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539 金刚石外观形态 金刚石内部碳原子排列情况 高纯硅外观形态 硅晶体内部硅原子排列情况 金刚石的物理性质： 硬度 ，质地 ，熔点 。 大 脆 高 晶体硅的物理性质： 硬度 ，质地 ，熔点 。 大 脆 高（1410℃） 晶体硅呈灰黑色，有金属光泽,是良好的半导体材料。 9 硅的化学性质 在常温下只能与氟气(F2)、HF、氢氧化钠反应，加热时能与氧气、氯气反应。 ①稳定性：常温下三反应 Si+2F2 == SiF4 Si+2NaOH+H2O == Na2SiO3+2H2↑ Si+4HF == SiF4↑+2H2↑(与唯一酸反应) ②还原性：加热(高温)三反应 加热 Si+Cl2 == SiCl4 加热 Si+O2 == SiO2 高温 Si+C == SiC(金刚砂) 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。 如何制备高纯度的硅？ 工业上用焦炭还原石英砂可知制得含有少量杂质的粗硅 ⑴SiO2+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) 提纯 ⑵Si+3HCl == SiHCl3+H2 高温 ⑶SiHCl3+H2 == Si+3HCl （高纯硅） 高温 半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。 高纯硅的应用 芯片 太阳能电池 e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C806