第三节 无机非金属材料 第1课时（精品课件）-【备课无忧】2023-2024学年高一化学下学期同步教学课堂（人教版2019必修第二册）

第三节 无机非金属材料 第1课时 第五章 化工生产中的重要非金属元素 1 2 1 本节重点 硅的存在及性质 二氧化硅 本节难点 知识导航 世界著名高科技产业区——硅谷 硅谷，是高科技事业云集的圣塔克拉拉谷的别称。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。 新课导入 3 硅和二氧化硅 地壳中的元素分布 Si-26.30% 2 自然界中的存在 新课讲授 硅和二氧化硅 自然界中的存在 存在 硅是亲氧元素，自然界中分布广泛，没有游离态，只有化合态(氧化物和硅酸盐)存在，其是构成矿物和岩石的基本元素。 钠沸石 硅孔雀石 蓝晶石 羟硅铜矿 水晶 新课讲授 钠沸石Na2[Al2Si3O10]·2H2O硅孔雀石(Cu ,Al)2H2Si2O5(OH)4·nH2O蓝晶石Al2[SIO4]O羟硅铜矿Cu5[Si03]4(OH)2水晶SiO2 5 硅和二氧化硅 元素周期表中的位置 硅元素位于元素周期表中：第3周期 ⅣA族 新课讲授 硅和二氧化硅 硅原子得失电子情况 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 硅原子结构示意图 硅的化学性质不活泼，主要形成四价化合物 新课讲授 思考：碳和硅的原子结构有何异同？从二者在元素周期表中的位置能获得什么信息？ 原子的最外层电子数相同，电子层数不同。不在同一周期，位于同一族。从二者在周期表中的位置可知碳的非金属性强于硅。 新课讲授 晶体硅 硅和二氧化硅 硅单质的类型 为具有正四面体形网状结构的晶体，与金刚石结构相似 不定形硅 并非所有的原子都与其它原子严格地按照正四面体排列 (不稳定性) 新课讲授 思考：碳和硅单质的存在形式有何相似之处？其性质有何不同？ 单质都有晶体和无定形两种。硅晶体是良好的半导体材料，而石墨是良导体，金刚石、C60不导电 单质硅 单质碳 新课讲授 硅和二氧化硅 硅单质的物理性质 灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体 熔、沸点高、硬度大 (导电性介于导体和绝缘体之间) 晶体硅是良好的半导体 单晶硅粒 高纯硅片 单晶硅块 单晶硅粉 新课讲授 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如：氧气、氯气、硫酸等起反应。 与氟气反应 Si+2F2 SiF4 Si+4HF SiF4↑+2H2↑ Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2↑ 硅和二氧化硅 硅单质的化学性质 与氢氟酸反应 与强碱溶液反应 新课讲授 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如：氧气、氯气、硫酸等起反应，但在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应 Si+2Cl2 SiCl4 Si + O2 SiO2 Si + C SiC 高温 硅和二氧化硅 硅单质的化学性质 与氯气反应 与氧气反应 与碳的反应 新课讲授 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。 ① ② ③ 1100 ℃ 300 ℃ 石英砂 焦炭 粗硅 高纯硅 HCl H2 SiHCl3 1800~2000℃ 1800~2000℃ SiO2＋2C Si＋2CO↑ Si＋3HCl SiHCl3＋H2 300℃ SiHCl3＋H2 Si＋3HCl 1 100℃ 硅和二氧化硅 高纯硅的制备 工业制备高纯硅的原理示意图 新课讲授 【例1】高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备： 下列说法不正确的是( ) A.步骤①的化学方程式：SiO2＋C Si＋CO2↑ B.步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol电子 C.步骤③中的反应为氧化还原反应 D.高纯硅是制造太阳能电池的常用材料 A 高温 典例精讲 15 晶体硅的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。集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，可制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。 电脑的中央处理器(CPU) 硅太阳能电池 半导体发光二极管 硅和二氧化硅 高纯硅的用途 新课讲授 【例1】硅被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是( 　　) A．陶瓷餐具　　 B．石英钟表 C．计算机芯片 D．光导纤维 C　 【例2】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