5.3.1 硅和二氧化硅 课件-2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第二册

第三节无机非金属材料 第五章 化工生产中的重要非金属元素 第1课时 硅和二氧化硅 学校： 主讲人： 1 掌握硅元素在自然界中的存在形式，熟悉硅的化学性质及其用途 01 掌握二氧化硅的化学性质和用途，辨析二氧化硅和二氧化碳性质的差异性 02 学习目标 2 PART 01 硅 https://www.ypppt.com/ 新课导入 1、硅元素的存在 硅在地壳中的含量仅次于氧，为26.3%。硅是一种亲氧元素，在自然界仅以 的形式存在，主要以 (如：地壳中的大多数矿物)和氧化物(如：水晶、玛瑙)的形式存在 一、硅 2、硅的物理性质 晶体硅是一种带有 的灰黑色固体，晶体硅熔点 、硬度 、有脆性，导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的 材料。 3、化学性质 硅的原子结构示意图为 ，最外层有 个电子，反应中既不容易 电子，也不容易 电子 化合态 硅酸盐 金属光泽 高 大 4 得到 失去 半导体 (1)常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF(氢氟酸)、强碱 (如NaOH)溶液反应 ①与氟气反应： ②与氢氟酸反应： ③与NaOH溶液反应： Si＋2F2===SiF4 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (2)加热和高温时，能与O2、Cl2、C等反应 ①与O2反应： ②与Cl2反应： ③与C反应： SiO2 Si＋O2 Si＋2Cl2 SiCl4 Si＋C SiC 一、硅 4、单质硅的制备 （硅在自然界中以化合态存在，工业上常以 为原料来制取单质硅） (1)单质硅常用二氧化硅来制取，主要分为两个阶段 ①用碳还原二氧化硅制备粗硅 ②将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅 SiO2＋2C Si(粗)＋2CO↑ SiCl4＋2H2 Si(纯)＋4HCl Si(粗)＋2Cl2 SiCl4 二氧化硅 【微点拨】 ①粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2 ②粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅 一、硅 一、硅 (2)工业制备高纯硅的原理 工业制备高纯硅的原理示意图 涉及的主要化学反应   ①SiO2＋2C Si＋2CO↑ ②Si＋3HCl SiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2 Si＋3HCl 一、硅 5、硅主要的用途 高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池；单质硅常用作半导体材料和合金材料 【微点拨】 (1)硅单质的特性 ①非金属单质一般不与非氧化性酸作用，但Si却能与氢氟酸作用： 。 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ ②非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力 一、硅 ③Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si： 。 ④非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液反应放出H2： 。 (2)硅与NaOH溶液的反应本质 在硅与NaOH溶液的反应中，还原剂是 ，氧化剂是 。当标电子转移的方向和数目时，应表示为： ①SiO2＋2C Si＋2CO↑ Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 硅 水 一、硅 【对点训练1】 1、下列关于碳和硅的比较，正确的是(　　) A．它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸 B．碳和硅的最高正价都是＋4价 C．硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位 D．碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游离态也有化合态 2、下列关于硅的说法中，错误的是(　　) A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．单质硅和金刚石结构