2019_20学年高中化学第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料课件鲁科版必修.pptx

1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解硅及其重要化合物的主要性质。 2.通过新型无机非金属材料的学习，知道硅及其化合物在材料家族中的应用，增强关注社会的意识和责任感。,核心素养发展目标,新知导学 XIN ZHI DAO XUE,01,1.半导体材料 半导体材料特指导电能力介于 之间的一类材料。目前广泛使用的半导体材料是硅。 2.单质硅 (1)存在：硅在地壳中的含量仅次于 ，自然界中没有 态的硅，常见化合态的硅有 和 等。 (2)物理性质：单质硅可分为晶体硅和无定形硅(非晶硅)两种。晶体硅是一种带有_的灰黑色固体，熔点 、硬度 、有脆性，是良好的半导体材料。,一、单质硅与半导体材料,答案,导体和绝缘体,二氧化硅,游离,氧,硅酸盐,金属光泽,大,高,(3)化学性质：硅原子最外层有4个电子，得失电子都较难，化学性质 。常温下，除与F2、HF和强碱溶液反应外，硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反应。加热时，能与O2、Cl2、C发生化合反应。 与非金属单质反应 与氟气反应：_。 与氯气反应：_。 与氧气反应：_。 与氢氧化钠溶液反应 化学方程式：_。 与氢氟酸反应 化学方程式：_。,答案,不活泼,Si2F2=SiF4,Si2Cl2 SiCl4,SiO2 SiO2,Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2,Si4HF=SiF42H2,(4)高纯硅的制取： 制粗硅：_。 提纯(与Cl2反应)：_。 还原(用H2还原)：_。 (5)硅的用途 硅是常温下化学性质稳定的半导体材料，广泛用于计算机技术领域，如制造晶体管、硅芯片、集成电路。硅还可用于制造硅整流器、太阳能电池及硅合金等。,答案,SiO22C Si(粗)2CO,Si(粗)2Cl2 SiCl4,SiCl42H2 Si(纯)4HCl,相关视频,例1 下列关于碳和硅的叙述中，正确的是 A.加热到一定温度时，其单质都能与氧气等非金属反应 B.常温下，碳单质化学性质活泼，硅单质化学性质不活泼 C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D.碳和硅两种元素都有能导电的单质，在自然界中均有单质和化合态,解析 碳原子和硅原子最外层电子数都是4个，不容易得到或失去电子，化学性质都不活泼，B项错误； 硅在常温下能与氟气、氢氟酸、氢氧化钠溶液反应，C项错误； 石墨和晶体硅都能导电，在自然界中有单质碳，也有化合态碳，但在自然界中只有化合态硅，没有游离态的硅，D项错误； 在加热条件下碳和硅都能与氧气等非金属单质反应，A项正确。,答案,解析,例2 高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法进行制备：,答案,解析,下列说法不正确的是 A.均属于氧化还原反应 B.SiHCl3(沸点31.8 )中含有少量的SiCl4(沸点57.6 )，通过蒸馏可提纯SiHCl3 C.氢气和氯化氢均可循环利用 D.反应的化学方程式为SiO2C SiCO2,解析 反应是二氧化硅与焦炭反应生成硅和一氧化碳，反应是硅与氯化氢反应生成三氯甲硅烷(SiHCl3)和氢气，反应是三氯甲硅烷(SiHCl3)与氢气反应生成硅和氯化氢，三个反应中都有单质参加反应并有新单质生成，一定有元素的化合价发生变化，它们都是氧化还原反应；SiHCl3与SiCl4的沸点相差较大，所以可通过蒸馏除去SiCl4；在高纯硅的生产流程中，氢气和氯化氢可以重复利用；二氧化硅与C在高温条件下反应生成Si和CO，不是二氧化碳。,易错警示,二、二氧化硅与光导纤维,1.二氧化硅的存在 二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。沙是含 的SiO2；石英是含 的SiO2；水晶是透明的 晶体；玛瑙是含有色杂质的石英晶体；硅藻土是无定形SiO2。 2.二氧化硅的结构 SiO2晶体是由Si和O按原子数之比为 的比例组成的 结构的晶体。,答案,3.物理性质 熔点 ，硬度 ；溶解性： 溶于水。,较多杂质,较少杂质,石英,12,立体网状,大,不,高,4.化学性质 列表比较二氧化碳和二氧化硅的性质。,答案,气体，熔、沸点低，能溶于水,固体，熔、沸点高，硬度大，不溶于水,CaOCO2= CaCO3,CaOSiO2 CaSiO3,2NaOHCO2=Na2CO3H2O (CO2少量),SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,CO2H2O H2CO3,不与水反应,不反应,只与HF反应，SiO24HF=SiF4 2H2O,都是酸性氧化物(酸酐)，与碱反应生成盐和水,5.二氧化硅的用途 (1)沙子是基本的建筑材料。 (2)纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。 (3)石英和玛瑙制作饰物和工艺品。 (4)实验室中使用石英坩埚。 6.光导纤维 光导纤维，简称“光纤”，是一种能利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的细丝；具有信息容量大，抗干扰性能好、耐腐蚀等特点。常用于通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控和医疗器械(如光导纤维内窥镜)制造等方面。,例3 关于二氧化硅，下列叙述正确的是_(填序号)。 化学性质不活泼，熔融氢氧化钠固体可用石英坩埚 是酸性氧化物，溶于水显酸性，不溶于任何酸 物理性质与CO2相似 SiO2晶体是由SiO2分子直接组成的 水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2 光导纤维在强碱性条件下易发生“断路”,答案,解析,解析 SiO2晶体是由原子构成的空间网状结构，化学性质稳定，SiO2与NaOH发生反应，熔融NaOH固体不能用石英坩埚，不正确； SiO2属于酸性氧化物，与H2O不反应，但能与HF反应，不正确； SiO2与CO2结构不同，物理性质差别很大，不正确； SiO2晶体是由Si、O原子构成的，不含SiO2分子，不正确； 正确； 光导纤维主要成分为SiO2，SiO2与碱反应，因此易发生“断路”，正确。,解析 二氧化硅是硅原子和氧原子按12的数目比形成的具有立体网状结构的晶体，是熔点高、硬度大的固体；二氧化硅是一种不溶于水的酸性氧化物，与水不反应；磨口玻璃塞中的二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应，生成具有粘性的硅酸钠，容易使玻璃塞与瓶口粘结在一起；氢氟酸能腐蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸，常用塑料瓶盛装氢氟酸。,例4 二氧化硅是玻璃的主要成分之一。下列说法不正确的是 A.二氧化硅是一种立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大 B.二氧化硅为酸性氧化物，能与水反应生成硅酸 C.实验室不能用磨口玻璃塞试剂瓶盛放氢氧化钠溶液 D.氢氟酸能雕刻玻璃，不能用玻璃瓶盛放氢氟酸,答案,解析,思维启迪,(1)盛放碱性溶液(如氢氧化钠溶液)的试剂瓶应用橡胶塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞。 (2)氢氟酸不能用玻璃瓶盛放，常用塑料瓶盛放氢氟酸。 (3)石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体。,三、硅酸盐与无机非金属材料,1.硅酸盐 硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质，大多 溶于水，化学性质 稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠，是一种白色固体，能溶于水，其水溶液俗称 。 (1)若取两个小木条(或滤纸条)，分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中浸泡，取出稍沥干后，同时分别放置在酒精灯外焰处，观察到的现象是_ _，由此可得出的实验结论是_ _。 (2)在盛有饱和硅酸钠溶液的试管中，滴加23滴酚酞溶液，观察到的现象是_ _；再滴加稀盐酸观察到的现象是_ _，反应的化学方程式是_。,很,水玻璃,用蒸馏水浸泡的木条燃烧，,用硅酸钠饱和溶液浸泡的木条不燃烧,硅酸钠耐高温，,不能燃烧,溶液,变为红色,溶液由红色变为无色，有白色胶状沉,淀生成,Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl,答案,不,(3)若将少量二氧化碳通入饱和硅酸钠溶液中，观察到的现象是_ _，反应的化学方程式是_。 2.无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料 硅酸盐产品有着广泛的应用，大家熟悉的玻璃、水泥和陶瓷是常见的硅酸盐产品，也是使用量最大的传统无机非金属材料。 阅读教材填写下表：,有白色胶状沉淀生,成,Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3,石灰石、黏土,纯碱、石灰石、石英,黏土,答案,Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2、CaCO3SiO2 CaSiO3CO2,(2)新型无机非金属材料 常见的新型无机非金属材料有：高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等。新型无机非金属材料具有一些特殊的结构、特殊的功能。,答案,水硬性,熔点,解析 Na2SiO3既是硅酸盐，又是钠盐，硅酸盐大多难溶于水，而钠盐均易溶于水；浸泡银幕主要是为了防火，而浸泡枕木主要是为了防腐；水玻璃有黏合作用，常做黏合剂。,例5 下列叙述正确的是 A.硅酸钠是硅酸盐，但不能溶于水 B.电影银幕用水玻璃浸泡，主要是为了防腐 C.建筑工业常用水玻璃做黏合剂 D.用水玻璃浸泡铁道的木制枕木，主要是为了防火,答案,解析,解析 玻璃是混合物，无固定熔点，B项错误； 石英玻璃的主要成分是SiO2，不耐强碱腐蚀，C项错误； 虽然硅酸盐用氧化物形式表示，但不代表硅酸盐由氧化物组成，它仍以结构复杂的盐的形式存在，D项错误。,例6 下列说法中正确的是 A.制造水泥和普通玻璃的原料中都含有石灰石 B.普通玻璃是绝缘体，这种透明的固体物质熔点很低 C.石英玻璃能经受温度剧变且能抵抗强碱的腐蚀 D.硅酸盐可用氧化物形式表示其组成，这表明硅酸盐是由氧化物组成的,答案,解析,拓展延伸,钢化玻璃与普通玻璃成分相同，没有固定熔点；普通玻璃高温下会软化，石英玻璃能经受高温，高温灼烧氢氧化钠不能使用石英坩埚。,学习小结,返回,硅及其化合物的相互转化,达标检测 DA BIAO JIAN CE,02,1,2,3,4,5,6,解析 硅的化学性质稳定，常温下除与氟气、氟化氢、氢氧化钠溶液反应外，不与其他物质反应，A项错误； 单质硅做半导体材料，不是因为其熔点高、硬度大，B项错误； 硅的化学性质不活泼，但常温下可与F2、HF和强碱等反应，C项错误；D项正确。,1.下列有关硅的叙述中正确的是 A.硅在常温下能跟氧气发生化合反应 B.因为晶体硅熔点高、硬度大，所以硅可用于制作半导体材料 C.硅的化学性质不活泼，在常温下不与任何物质反应 D.高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅,答案,解析,1,2,3,4,5,2.科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中正确的是 A.自然界中硅元素的含量最丰富 B.自然界中存在大量单质硅 C.高纯度的硅被用于制作计算机芯片 D.光导纤维的主要成分是Si,解析 自然界中含量最丰富的元素是氧元素，A项错误； 硅的性质虽然不活泼，但自然界不存在游离态硅，只有化合态硅，B项错误； 硅是良好的半导体材料，可用于制造计算机芯片等，C项正确； 光导纤维的主要成分是SiO2，不是Si，D项错误。,答案,解析,6,1,2,3,4,5,3.下列说法不正确的是 A.新型无机非金属材料主要包括高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等 B.新型无机非金属材料具有特殊的结构和性能 C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损等优点 D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐,解析 传统无机非金属材料的主要成分是硅酸盐，新型无机非金属材料是一些具有特殊组成、特殊结构、特殊功能的材料。,答案,解析,6,解析 CO2是由CO2分子构成的，而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的，SiO2中不存在分子，A项错误； CO2可溶于水生成H2CO3，SiO2不溶于水，与水不反应，B项错误； SiO2能与强碱反应生成盐和水，说明二氧化硅是酸性氧化物，但二氧化硅与氢氟酸的反应是其特性，它不与其他的酸反应，二氧化硅不是碱性氧化物，C项错误；D项正确。,1,2,3,4,5,4.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是 A.CO2和SiO2都是由相应的分子组成的 B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸 C.SiO2能与氢氟酸反应，也能与碱反应，说明SiO2既是碱性氧化物，又是酸性氧化物 D.CO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与氢氧化钠溶液反应生成盐和水,答案,解析,6,5.下列说法正确的是 A.制取水泥和玻璃的原料中均有纯碱 B.普通玻璃是绝缘体，这种透明的固体物质是混合物，无固定的熔点 C.普通玻璃俗称水玻璃 D.硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅元素,1,2,3,4,5,6,答案,解析,解析 制取玻璃的原料中有纯碱，而制取水泥的原料中没有纯碱，A项错误； 普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，是混合物，没有固定的熔点，B项正确； 普通玻璃和水玻璃的成分不同，水玻璃不是普通玻璃的俗名，C项错误； 制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石，石灰石中不含有硅元素，D项错误。,解析 由“A是一种不溶于水的固体非金属氧化物”可