5.3.2新型无机非金属材料课件高一下学期化学人教版

第五章化工生产中的重要非金属元素

第三节

无机非金属材料第2课时

新型无机非金属材料世界著名高科技产业区——硅谷

信息化时代的每一件高科技通讯设备都离不开一个小小的芯片，那么芯片是用什么材料制成的呢？类比推理硅及其化合物的性质CCO2H2CO3Na2CO3SiSiO2H2SiO3Na2SiO3硅及其化合物是如何转化的？硅在自然界以什么形式存在？硅单质具有哪些性质？半导体材料硅在地壳中含量居第二位硅的存在

硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的，自然界中不存在游离态的硅，因此硅都以化合态存在于自然界，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。晶体硅

晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔沸点很高、硬度大，良好的半导体材料。Si+O2==SiO2硅单质的性质Si+14842

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。硅的化学性质不活泼，主要形成四价化合物。晶体硅工业上用焦炭还原石英砂可以制得含有少量杂质的粗硅。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。焦碳石英砂HClH2粗硅1800～2000℃300℃SiHCl3

图5-23工业制备高纯硅的原理示意图高纯硅1100℃（1）SiO2+2C==Si+2CO↑(粗硅)高温（2）Si+3HCl==SiHCl3+H2高温（3）SiHCl3+H2

==Si+3HCl（高纯硅）高温高纯硅的制备弱氧化性①芯片②太阳能电池Si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。高纯硅的应用二氧化硅的存在沙子、石英、水晶、玛瑙的主要成分均为SiO2。存在物理性质不溶于水的固体，熔、沸点高，硬度大，不导电。SiO2晶体中没有SiO2分子存在，只存在硅氧原子，因此性质稳定。

SiO2是由Si和O按1：2的比例组成的立体空间网状结构。通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。Q1：1molSiO2含有多少硅氧键？以硅为研究对象，1molSiO2含有1mol硅原子，1mol硅原子会形成4mol硅氧键二氧化硅的结构二氧化硅的性质Q2：从物质组成和性质角度来分类，SiO2属于哪类物质？有什么化学性质？1、酸性氧化物与水反应与碱反应与碱性氧化物反应SiO2+H2O=SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+Na2O=====Na2SiO3高温Q3：为什么实验室盛放碱溶液的试剂瓶使用橡胶塞，而不用玻璃塞？若使用带玻璃塞的试剂瓶盛放碱液，碱液能与玻璃中SiO2发生反应生成Na2SiO3，导致玻璃塞与瓶口内侧粘连而无法打开。

Q4：加热熔融NaOH时，为什么不能使用陶瓷坩埚和石英坩埚，只能使用铁坩埚？

陶瓷和石英的主要成分都含有SiO2，SiO2能与NaOH反应。SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O③与HF反应——唯一能与SiO2反应的酸用途：刻蚀玻璃②弱氧化性SiO2+2C=====Si+2CO↑高温二氧化硅的性质

Q5：SiO2既可与碱反应，也能与氢氟酸反应，SiO2是两性氧化物吗？不是，二氧化硅和其他酸不反应，只能与HF酸反应，且生成的SiF4不是盐。不用玻璃瓶盛装氢氟酸二氧化硅的用途

二氧化硅可用来生产光导纤维。

光导纤维的通信容量大，抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通信效率。石英坩埚玻璃仪器水晶、玛瑙饰品SiSiO2H2SiO3Na2SiO3×Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓

+2NaClNa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3二氧化硅难溶于水，又不与水反应，故实验室用向硅酸盐溶液中加入盐酸或通入CO2。如何制备硅酸呢新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面有很多新的特性和功能。碳原子和硅原子通过共价键连接结构：性能——砂纸和砂轮的磨料碳化硅陶瓷(金刚砂SiC)高温抗氧化性能硬度大耐高温结构材料耐高温半导体材料新型无机非金属材料1、新型陶瓷压电陶瓷超导陶瓷透明陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化，可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等。主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好，可用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等。在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，用于电力、交通、医疗等领域。高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐磨蚀等优良性能。新型无机非金属材料1、新型陶瓷新型无机非金属材料2、碳纳米材料富勒烯石墨烯碳纳米管注：碳纳米材料(富勒烯、石墨烯等)、金刚石、石墨都是碳的同素异形体，它们具有不同的结构(碳原子排列方式不同)和性质。生产复合材料、电池和传感器光电器件、超级电容器、电池和复合材料。明辨是非(1)生产光导纤维的原料是二氧化硅(

)(2)SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以SiO2属于两性氧化物(

)(3)因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强(

)(4)水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维