高一鲁科化学必修硅无机非金属材料.pptx
硅芯片石英坩埚玻璃纤维第1页/共29页石英灯具水晶原石水晶石氮化硅产品氮化硅陶瓷第2页/共29页第第1 1节节 硅硅 无机非金属材料无机非金属材料 第3页/共29页1、无机非金属材料主要有哪些？性能如何？一、单质硅与半导体材料一、单质硅与半导体材料陶瓷、玻璃、无机非金属涂层等。耐高温、硬度高、抗腐蚀、（有的有光学特性）2、你知道的传统无机非金属材料有哪些？、你知道的传统无机非金属材料有哪些？玻璃、水泥、陶瓷等。玻璃、水泥、陶瓷等。3、什么是半导体材料？你知道的有哪些、什么是半导体材料？你知道的有哪些？现在广泛应用的是什么？现在广泛应用的是什么？锗、硅等。锗、硅等。硅（地壳中含量仅次于氧）硅（地壳中含量仅次于氧）自主学习自主学习第4页/共29页硅的物理性质：一、单质硅与半导体材料一、单质硅与半导体材料单质硅有晶体硅和无定形硅两种。单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、熔沸点高、硬而晶体硅是灰黑色、有金属光泽、熔沸点高、硬而脆的固体，是重要的半导体材料。脆的固体，是重要的半导体材料。第5页/共29页什么原因促使硅成为一种重要的半导体材料？一、单质硅与半导体材料一、单质硅与半导体材料 原料丰富易得，价格低，原料丰富易得，价格低，常温下化学性质稳定。常温下化学性质稳定。第6页/共29页一、单质硅与半导体材料一、单质硅与半导体材料a:在常温下，硅的化学性质不活泼，不易与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等发生反应，但能与F2、HF酸和强碱反应。b:在加热时纯硅与某些非金属单质发生反应。如研细的硅能在氧气中燃烧：Si+O2 SiO2 硅的化学性质第7页/共29页自然界中，硅以什么形态存在？如何制取？一、单质硅与半导体材料一、单质硅与半导体材料化合态制粗硅：SiO22C Si2CO 第8页/共29页粗硅提纯：粗硅提纯：将粗硅与将粗硅与ClCl2 2在高温下反应，然后把产在高温下反应，然后把产物蒸馏出后用氢气在高温下还原，可得物蒸馏出后用氢气在高温下还原，可得到高纯硅。（杂质不与到高纯硅。（杂质不与Cl2反应）请根据所学知识和提示，写出粗硅请根据所学知识和提示，写出粗硅提纯的相关方程式。提纯的相关方程式。Si+2Cl2=SiCl4高温高温SiCl4+2H2 =Si+4HCl高温高温第9页/共29页硅除作为半导体材料外，还有哪些用途？一、单质硅与半导体材料一、单质硅与半导体材料硅除作为半导体材料用来制集成硅除作为半导体材料用来制集成电路、晶体管、硅整流器外，还电路、晶体管、硅整流器外，还可制造太阳能电池，硅合金等。可制造太阳能电池，硅合金等。硅合金用于制造变压器、耐酸设硅合金用于制造变压器、耐酸设备等。备等。第10页/共29页1、下列关于硅的叙述，不正确的是（）、下列关于硅的叙述，不正确的是（）A、硅是非金属元素，但其单质是灰黑、硅是非金属元素，但其单质是灰黑色有金属光泽的固体色有金属光泽的固体B、硅的导电性介于导体和绝缘体之间，、硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料是良好的半导体材料C、硅的化学性质不活泼，常温下不与、硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应任何物质反应D、当加热到一定温度时，硅能与氧气、当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属单质反应氢气等非金属单质反应第11页/共29页2、下列关于、下列关于Si的化学性质中正确的是（）的化学性质中正确的是（）A、常温下能与任何酸反应、常温下能与任何酸反应B、常温下可与强碱溶液反应、常温下可与强碱溶液反应C、常温下可与氧气反应、常温下可与氧气反应D、常温下不与任何酸反应、常温下不与任何酸反应第12页/共29页石英砂（主要成分是二氧化硅）石英砂（主要成分是二氧化硅）第13页/共29页二、二氧化硅与光导纤维二、二氧化硅与光导纤维第14页/共29页 晶体的晶体的化学式化学式为为SiOSiO2 2,不表示有不表示有SiOSiO2 2分子组成，晶体中分子组成，晶体中只有只有SiSi、O O原子，无分原子，无分子子存在。存在。1.1.存在：存在：沙子、石英（透明的石英即水沙子、石英（透明的石英即水晶）晶）2.2.物理性质：物理性质：晶体硬度晶体硬度 ,熔点熔点 ,溶于水溶于水大高难二、二氧化硅与光导纤维第15页/共29页3.3.二氧化硅的化学性质二氧化硅的化学性质（1 1）与强碱：）与强碱：不活泼SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O从物质分类的角度来看，二氧化硅具有什么性质？从化合价角度分析，二氧化硅具有什么性质？（硅酸钠）（硅酸钠）（2 2）与碱性氧化物：与碱性氧化物：SiO2+CaO =CaSiO3高温高温酸性氧化物第16页/共29页特性：与特性：与氢氟酸反应氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O氧化性高温SiO2+2C =Si+2CO 第17页/共29页4.二氧化硅的用途制造光导纤维和石英表中的压电材料水晶：制造电子部件和光学仪器第18页/共29页随堂训练随堂训练3.下列说法正确的是：A.晶体硅和无定形硅是两种不同的物质B.二氧化硅可用做半导体材料C.硅可与氧气反应，单质硅不能在空气 中稳定存在D.在SiO2+2 C =Si+2CO高温反应中，氧化剂与还原剂的物质的量比为 2：1第19页/共29页4.下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是：A.氢氟酸 B.浓硝酸C.NaOH溶液 D.氯水第20页/共29页5.关于碳和硅的叙述中,不正确的是:A.其最高价氧化物都能与NaOH溶液反应 B.单质在加热时都能与氧气反应 C.氧化物都能溶于水生成相应的酸 D.在常温下，碳和硅的单质化学性质都不活泼第21页/共29页6.如何除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂 质？用化学方程式表示。第22页/共29页小结：Si SiO2 含量高 不活泼 性质稳定 酸性氧化物 半导体 光导纤维 特性作业：完成课后习题第23页/共29页三、硅酸盐与无机非金属材料玻璃玻璃水泥水泥陶瓷陶瓷原料原料纯碱、石灰石、纯碱、石灰石、石英石英粘土、粘土、石灰石石灰石粘土粘土反应反应原理原理CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2NaCO3+SiO2Na2SiO3+CO2高温下发生高温下发生复杂的物理、复杂的物理、化学变化化学变化烧结时发生复杂烧结时发生复杂物理、化学变化物理、化学变化反应反应条件条件高温高温高温高温高温高温生产生产过程过程原料原料熔体熔体玻璃玻璃磨磨烧烧磨磨混合混合成型成型干燥干燥凝结凝结冷却冷却陶器陶器高温高温强热冷却第24页/共29页主要主要成分成分SiO2CaSiO3Na2SiO3硅酸二钙硅酸二钙:2CaOSiO2硅酸三钙硅酸三钙:3CaOSiO2铝酸三钙铝酸三钙:3CaOAl2O3硅酸盐硅酸盐特性特性非晶体非晶体，透明、，透明、无固定熔点，无固定熔点，可在一定温度可在一定温度范围内软化范围内软化水硬性水硬性：无论在水：无论在水中还是在空气中均中还是在空气中均能硬化（是不可逆能硬化（是不可逆过程）过程）抗氧化、抗酸抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高碱腐蚀、耐高温、绝缘温、绝缘种类种类普通玻璃、特普通玻璃、特种玻璃种玻璃不同标号不同标号土器、陶器、土器、陶器、瓷器、炻器等瓷器、炻器等用途用途化学仪器、光化学仪器、光学仪器、运动学仪器、运动器材、通讯器器材、通讯器材、窗玻璃、材、窗玻璃、玻璃瓶、杯玻璃瓶、杯建筑材料建筑材料(1)化学实验中化学实验中的坩埚、蒸发的坩埚、蒸发皿皿(2)建筑中的建筑中的砖、瓦砖、瓦(3)电器电器中的绝缘瓷中的绝缘瓷第25页/共29页传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的特性对比材料材料传统传统新型新型种类种类普通水泥普通水泥普通玻璃普通玻璃粘土质陶瓷粘土质陶瓷高温结构陶瓷高温结构陶瓷生物陶瓷生物陶瓷压电陶瓷压电陶瓷光导纤维光导纤维特性特性耐腐蚀、耐高温耐腐蚀、耐高温质脆、经不起热质脆、经不起热冲击冲击耐高温、高强度耐高温、高强度具有电学特征具有电学特征具有光学特性具有光学特性具有生物功能具有生物功能第26页/共29页 5、新型无机非金属材料的主要品种、性 能及用途氧化铝（氧化铝（Al2O3）陶瓷）陶瓷（人造刚玉）（人造刚玉）主要主要特性特性高熔点；高熔点；高硬度；高硬度；可制成透明可制成透明陶瓷；陶瓷；无毒、不溶于水，强度高；无毒、不溶于水，强度高；对人体有较好的适应性对人体有较好的适应性 主要主要用途用途高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等瓣膜、人造关节等第27页/共29页氮化硅（氮化硅（Si3N4）陶瓷陶瓷主要主要特性特性超硬度，耐磨损；超硬度，耐磨损；抗腐蚀，高温抗腐蚀，高温时也抗氧化；时也抗氧化；抗冷热冲击而不碎裂；抗冷热冲击而不碎裂；耐高温且不易传热；耐高温且不易传热；本身具有润本身具有润滑性滑性 主要主要用途用途制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。用于制造柴永久性模具等机械构件。用于制造柴油机中发动机部件的受热面等油机中发动机部件的受热面等第28页/共29页感谢您的观看。第29页/共29页
