5.3无机非金属材料-硅二氧化硅硅酸硅酸盐 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（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 硅 二氧化硅 硅酸 硅酸盐 想一想：它们用到哪些材料？列举生活中有哪些材料？ 材料按照化学组成和特性来分： 复合材料：由两种或两种以上的材料按照一定方式组成的材料。 高分子材料：纤维、橡胶、树脂、塑料 材料 金属材料：纯金属材料和合金材料 无机非金属材料：传统和新型无机非金属材料 三大传统硅酸盐材料：玻璃、陶瓷、水泥 传统无机非金属材料-硅酸盐材料 结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体。 性质：硬度大、熔点高、难溶于水、化学性质稳定等。 硅酸盐概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称 玻璃 制备原理： SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ 纯碱、石灰石、石英沙（SiO2） Na2SiO3、CaSiO3和SiO2 建筑材料、光学仪器、各种器皿、 玻璃纤维 原料： 成分： 用途： 性能： 透光性好、硬度大、无固定熔点 水泥 黏土和石灰石，适量石膏（调节水泥硬化速率） 水泥回转窖(复杂的物理和化学变化) 设备： 原料： 水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程 用途： 成分： 硅酸盐，包括硅酸三钙(3CaO·SiO2) 硅酸二钙 (2CaO·SiO2)、 铝酸三钙(3CaO·Al2O3) 黏土（含水的铝硅酸盐） 高温烧结(复杂的物理和化学变化) 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具 原料： 条件： 用途： 陶瓷 我国具有悠久的陶瓷制造历史，在新石器时代，我们的祖先已能烧制陶器，至唐宋时期，我国的陶瓷制品已经享誉海内外。 玻璃,水泥,陶瓷的原料有哪些区别？组成成分上玻璃与水泥和陶瓷相比有什么不同? 成分： 含水的铝硅酸盐 玻璃的成分含有二氧化硅 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 环节2、知识精讲 1．湖南省博物院被国家文物局列为首批“国家一级博物馆”，现有院藏文物18万余件。下列文物的主要成分为硅酸盐材料的是 C 2“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法正确的是(　 　) A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英 C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 C 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。 新型无机非金属材料 硅在地壳中的含量： 地壳中含量前五位的元素 氧、硅、铝、铁、钙 仅次于氧，排在第二位。 一.硅 1.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 是构成矿物和岩石的基本元素。 氧化物——沙子 硅元素位于元素周期表第三周期、第ⅣA族。处于金属和非金属的过渡位置 ，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料 1.硅 硅是信息技术的关键材料。 半导体材料 Si +14 8 4 2 +6 4 2 C 硅的化学性质不活泼，主要形成四价化合物 单质硅是灰黑色具有金属光泽的固体,结构类似金刚石，熔沸点很高、硬度大 2.硅的物理性质 硅的类型：分为晶体硅和不定型硅 晶 体 硅 不 定 型 硅 正四面体形网状结构的晶体，与金刚石结构相似 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) 3.硅单质的化学性质 （1）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： Si+2F2 = SiF4 与氢氟酸反应： Si+4HF = SiF4↑+2H2↑ 与强碱溶液反应： Si+2NaOH+H2O =Na2SiO3+2H2↑ （2）加热条件下，硅也能和一些非金属反应。 Si+2Cl2 SiCl4 Si + O2 SiO2 Si + C SiC 高温 3.硅的用途 良好的半导体材料可制成硅芯片和太阳能电池极板 半导体发光二极管 思考:如何理解工业上的“从沙滩到用户”？怎么获得高纯硅呢？ SiO2＋2C Si＋2CO↑ 4.高纯硅的制备 其中涉及的主要化学反应为 ①________________________________ ②_________________________ ③__________________________ 制备原理： 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。 能否通过该反应证明C、Si的还原