第1节 硅无机非金属材料 课件
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课件33张PPT。 第四章 材料家族中的元素
第一节 硅 无机非金属材料
【学习目标】
1.知识技能：
掌握硅、二氧化硅的物理化学性质，粗硅的制法。
了解硅、二氧化硅在信息技术材料科学领域中的应用。
2.方法与过程：
能归纳出相同类别物质的通性，并能运用通性简单预测其他物质的性质，通过“结构—性质—用途”的学习模式，逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法。
3.情感态度与价值观：
通过对作为计算机、光通信等高科技关键材料的硅、二氧化硅等无机非金属材料的学习，激发学生对高科技的浓厚兴趣。一、硅与半导体材料晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。熔点高，硬度大。物理性质物理性质1、硅的物理性质 现代通讯和计算机技术发展迅猛，单就广泛应用于计算机领域的半导体材料来说，请回答：最早使用的半导体材料是什么？ 现代常用的半导体材料又是什么？ 半导体材料的发展史说明了人们在选择材料时注意什么？【问题1】【问题2】【问题3】 材料的选择和广泛使用应该具备几个基本条件：来源丰富、生产工艺比较简单、比较经济以及相关的技术条件等。 除了做半导体材料外，单质硅还可以制造哪些材料？【问题4】电脑的中央处理器（CPU） 硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔记本一样大小了。 2、单质硅的主要用途【阶段小结】 地处美国加州北部旧金山湾以南，早期以硅芯片的设计与制造著称，因而得名，后来硅谷成为世界各国高科技聚集区的代名词 。
自80年代后，世界各国都建立起自己的硅谷，如美国波士顿的“第二硅谷”、“日本硅谷”、“韩国硅谷”等。中国也不例外，有北京中关村硅谷、上海浦东硅谷和广东深圳硅谷， 浙江杭州也有一个“天堂硅谷”。 科普资料硅谷集成电路太阳能电池晶体管硅整流器变压器铁芯含硅15%硅铁合金硫酸工厂的耐酸设备含硅4%导磁性耐酸性 非金属单质的化学通性与其他非金属单质反应
与金属单质反应思考
硅具备这些性质吗?
你能写出Si与O2反应的
方程式吗？交流研讨说明：
在常温下很稳定，不易与其他物质发生反应。
在加热或高温条件下，硅能与某些非金属单质反应，如氧气 、氯气。自然界中有没有游离态的硅存在呢？3、硅单质的化学性质思考
硅的这些反应条件有何特点？能说明什么问题？【阶段小结】资料在线
地球形成之初温度很高，使得硅只能以化合态存在；由于硅属于亲氧元素, 一旦和氧结合就很难被还原，所以即便后来地球的温度下降了，硅也没能被还原成单质。硅的存在形态
硅元素常以SiO2和硅酸盐的形式存在。你知道自然界或生活中含SiO2和硅酸盐的物质有哪些？【问题5】硅矿山石英、玻璃与陶瓷；玛瑙、水晶和砂石。 硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳总量的90%以上。硅26.3%居第二位硅的工业制法工业上常以SiO2为原料来制取硅，试从氧化还原反应的角度分析， SiO2应与具有_______性的物质反应才能得到单质硅？还原氧化剂还原剂注意：
1、条件是高温。 2、碳被氧化为CO。
3、制得的硅为粗硅。 话说粗硅从电炉里诞生后，踌躇满志，心想，我得为人类做点事情。于是，他想到半导体材料需要他，便去应聘。不想，却被“半导体老总”拒之门外。粗硅十分苦闷，怎么也想不通自己为什么不被录用。同学们，你能帮粗硅分析一下原因吗？你能帮他竞聘成功吗？
（提示：通过教材“练习与活动” P114T2（1）（2）①，归纳粗硅提纯的“三部曲”。 请用三个化学方程式表示）【问题6】“半导体老总” 想录用99.999999%的高纯硅。 粗硅： 纯硅：粗硅提纯三部曲：【教材P114T2】二、二氧化硅与光导纤维二氧化硅广泛存在于自然界中。
沙子、石英、水晶的主要成分就是二氧化硅。1、SiO2的存在和物理性质：SiO2的物理性质：
(1)无色晶体；(2)不溶于水；
(3)熔点高； (4)硬度大。
SiO二氧化硅的晶体结构示意图二氧化硅的结构.SiO2
明代著名医学家李时珍在《本草纲目》中记述，水晶“辛寒无毒”，主治“惊悸心热”，能 “益毛发、悦颜色。” 水晶是一种颇为人们喜爱的宝石，在古代，称之为“水精”，即水的精华，此外还称之为“水玉”、“白附”、“玉晶”、“千年冰”、“菩萨石”、等。古希腊著名哲学家亚里斯多德也认为，水晶是由冰逐渐演变而成。
读材料判断正误：
1.水晶是“水的精华”、是由冰逐渐演变而成的。
2.砂石的主要成分是二氧化硅，水晶的主要成分是硅。
3.水晶和干冰的主要成分都是二氧化硅。【材料】【问题7】×××交流研讨SiO2 与CO2一样，都属于酸性氧化物。酸性氧化物具有哪些通性？
以CO2为例进行说明。与碱反应生成盐和水
与碱性氧化物反应生成盐
与水反应生成对应的酸【类比】 SiO2会具有这些性质吗？2、SiO2的化学性质（与CO2对比）均属于酸性氧化物CO2 ＋ CaO＝SiO2 ＋ CaO ==CO2 ＋2NaOH＝
SiO2 ＋2NaOH＝
CO2 ＋ H2O＝与碱性氧化物反应与碱反应与水反应SiO2 ＋ H2O＝2、SiO2的化学性质（与CO2对比）均属于酸性氧化物CO2 ＋ CaO＝CaCO3CO2 ＋2NaOH＝
Na2CO3+H2OSiO2 ＋2NaOH＝
Na2SiO3+H2OCO2 ＋ H2O＝H2CO3 不反应与碱性氧化物反应与碱反应与水反应（水玻璃）常用的矿物胶 想一想
为什么不用玻璃塞呢？（提示：
玻璃中含有SiO2）光导纤维光缆3、二氧化硅的用途 压电材料①通讯质量好；
②原料来源广；
③质量轻、耐腐蚀，铺设方便；
④抗干扰性能好，保密性好，不发生辐射。用于通讯外，还用于医疗、信息处理、
遥测遥控等。【课堂小结】请用箭头线将下列物质之间的转化关系补充完整（箭头上标明与之反应的物质）。
Si SiO2 Na2SiO3
CaSiO3
【课堂小结】 下列各反应中硅元素被还原的是（ ）
A Si+O2==SiO2
B Si+2F2== SiF4
C SiO2+2C==Si（粗硅）+2CO↑
D Si+2NaOH+ H2O===Na2SiO3+ 2H2↑
高温加热C【练习1】 下列说法中，错误的是 ( ) A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应 B．SiO2不能与任何酸发生反应 C．SiO2和CO2在一定条件下，均可与CaO发生反应 D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO3【练习2】B 有下列溶液：A、NaOH 溶液 B、HF溶液 C、NaNO3溶液 D、NaCl溶液 其中，能用玻璃瓶盛放，但不能用玻璃塞的是 （填字母）只能用塑料瓶盛放的是 （填字母） AB【练习4】 下列关于物质用途的叙述中，错误的是 （ ） A．硅可以用作制造变压器的铁芯材料 B．二氧化硅可用于制造光导纤维 C．石墨可用做绝缘材料 D．硅可以用作半导体材料【练习3】C1、了解单质硅、二氧化硅的存在、性质、用途及硅的工业制法;
2、学会“根据同一类别不同物质的性质归纳出该类物质通性”的方法，强化“结构决定性质、性质决定用途”这种元素化合物知识的核心学习模式；
3、以材料为出发点，理论联系实际，特别是通过现代科技成就的介绍，激发学习化学的兴趣。 【回顾反思】本节课是否达到我们的学习目标？【实践活动】
1、2005年春晚描写两省对联：“黄山为九州增色，瓷器与中国同名”。查阅资料或网站回答：“瓷器”与“中国”的英文分别是什么？两者有什么异同？
2、查阅陶艺制作的过程，感悟伟大的中华文明。（网站http://chem.cersp.com/）谢谢大家!
第一节 硅 无机非金属材料
【学习目标】
1.知识技能：
掌握硅、二氧化硅的物理化学性质，粗硅的制法。
了解硅、二氧化硅在信息技术材料科学领域中的应用。
2.方法与过程：
能归纳出相同类别物质的通性，并能运用通性简单预测其他物质的性质，通过“结构—性质—用途”的学习模式，逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法。
3.情感态度与价值观：
通过对作为计算机、光通信等高科技关键材料的硅、二氧化硅等无机非金属材料的学习，激发学生对高科技的浓厚兴趣。一、硅与半导体材料晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。熔点高，硬度大。物理性质物理性质1、硅的物理性质 现代通讯和计算机技术发展迅猛，单就广泛应用于计算机领域的半导体材料来说，请回答：最早使用的半导体材料是什么？ 现代常用的半导体材料又是什么？ 半导体材料的发展史说明了人们在选择材料时注意什么？【问题1】【问题2】【问题3】 材料的选择和广泛使用应该具备几个基本条件：来源丰富、生产工艺比较简单、比较经济以及相关的技术条件等。 除了做半导体材料外，单质硅还可以制造哪些材料？【问题4】电脑的中央处理器（CPU） 硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔记本一样大小了。 2、单质硅的主要用途【阶段小结】 地处美国加州北部旧金山湾以南，早期以硅芯片的设计与制造著称，因而得名，后来硅谷成为世界各国高科技聚集区的代名词 。
自80年代后，世界各国都建立起自己的硅谷，如美国波士顿的“第二硅谷”、“日本硅谷”、“韩国硅谷”等。中国也不例外，有北京中关村硅谷、上海浦东硅谷和广东深圳硅谷， 浙江杭州也有一个“天堂硅谷”。 科普资料硅谷集成电路太阳能电池晶体管硅整流器变压器铁芯含硅15%硅铁合金硫酸工厂的耐酸设备含硅4%导磁性耐酸性 非金属单质的化学通性与其他非金属单质反应
与金属单质反应思考
硅具备这些性质吗?
你能写出Si与O2反应的
方程式吗？交流研讨说明：
在常温下很稳定，不易与其他物质发生反应。
在加热或高温条件下，硅能与某些非金属单质反应，如氧气 、氯气。自然界中有没有游离态的硅存在呢？3、硅单质的化学性质思考
硅的这些反应条件有何特点？能说明什么问题？【阶段小结】资料在线
地球形成之初温度很高，使得硅只能以化合态存在；由于硅属于亲氧元素, 一旦和氧结合就很难被还原，所以即便后来地球的温度下降了，硅也没能被还原成单质。硅的存在形态
硅元素常以SiO2和硅酸盐的形式存在。你知道自然界或生活中含SiO2和硅酸盐的物质有哪些？【问题5】硅矿山石英、玻璃与陶瓷；玛瑙、水晶和砂石。 硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳总量的90%以上。硅26.3%居第二位硅的工业制法工业上常以SiO2为原料来制取硅，试从氧化还原反应的角度分析， SiO2应与具有_______性的物质反应才能得到单质硅？还原氧化剂还原剂注意：
1、条件是高温。 2、碳被氧化为CO。
3、制得的硅为粗硅。 话说粗硅从电炉里诞生后，踌躇满志，心想，我得为人类做点事情。于是，他想到半导体材料需要他，便去应聘。不想，却被“半导体老总”拒之门外。粗硅十分苦闷，怎么也想不通自己为什么不被录用。同学们，你能帮粗硅分析一下原因吗？你能帮他竞聘成功吗？
（提示：通过教材“练习与活动” P114T2（1）（2）①，归纳粗硅提纯的“三部曲”。 请用三个化学方程式表示）【问题6】“半导体老总” 想录用99.999999%的高纯硅。 粗硅： 纯硅：粗硅提纯三部曲：【教材P114T2】二、二氧化硅与光导纤维二氧化硅广泛存在于自然界中。
沙子、石英、水晶的主要成分就是二氧化硅。1、SiO2的存在和物理性质：SiO2的物理性质：
(1)无色晶体；(2)不溶于水；
(3)熔点高； (4)硬度大。
SiO二氧化硅的晶体结构示意图二氧化硅的结构.SiO2
明代著名医学家李时珍在《本草纲目》中记述，水晶“辛寒无毒”，主治“惊悸心热”，能 “益毛发、悦颜色。” 水晶是一种颇为人们喜爱的宝石，在古代，称之为“水精”，即水的精华，此外还称之为“水玉”、“白附”、“玉晶”、“千年冰”、“菩萨石”、等。古希腊著名哲学家亚里斯多德也认为，水晶是由冰逐渐演变而成。
读材料判断正误：
1.水晶是“水的精华”、是由冰逐渐演变而成的。
2.砂石的主要成分是二氧化硅，水晶的主要成分是硅。
3.水晶和干冰的主要成分都是二氧化硅。【材料】【问题7】×××交流研讨SiO2 与CO2一样，都属于酸性氧化物。酸性氧化物具有哪些通性？
以CO2为例进行说明。与碱反应生成盐和水
与碱性氧化物反应生成盐
与水反应生成对应的酸【类比】 SiO2会具有这些性质吗？2、SiO2的化学性质（与CO2对比）均属于酸性氧化物CO2 ＋ CaO＝SiO2 ＋ CaO ==CO2 ＋2NaOH＝
SiO2 ＋2NaOH＝
CO2 ＋ H2O＝与碱性氧化物反应与碱反应与水反应SiO2 ＋ H2O＝2、SiO2的化学性质（与CO2对比）均属于酸性氧化物CO2 ＋ CaO＝CaCO3CO2 ＋2NaOH＝
Na2CO3+H2OSiO2 ＋2NaOH＝
Na2SiO3+H2OCO2 ＋ H2O＝H2CO3 不反应与碱性氧化物反应与碱反应与水反应（水玻璃）常用的矿物胶 想一想
为什么不用玻璃塞呢？（提示：
玻璃中含有SiO2）光导纤维光缆3、二氧化硅的用途 压电材料①通讯质量好；
②原料来源广；
③质量轻、耐腐蚀，铺设方便；
④抗干扰性能好，保密性好，不发生辐射。用于通讯外，还用于医疗、信息处理、
遥测遥控等。【课堂小结】请用箭头线将下列物质之间的转化关系补充完整（箭头上标明与之反应的物质）。
Si SiO2 Na2SiO3
CaSiO3
【课堂小结】 下列各反应中硅元素被还原的是（ ）
A Si+O2==SiO2
B Si+2F2== SiF4
C SiO2+2C==Si（粗硅）+2CO↑
D Si+2NaOH+ H2O===Na2SiO3+ 2H2↑
高温加热C【练习1】 下列说法中，错误的是 ( ) A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应 B．SiO2不能与任何酸发生反应 C．SiO2和CO2在一定条件下，均可与CaO发生反应 D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO3【练习2】B 有下列溶液：A、NaOH 溶液 B、HF溶液 C、NaNO3溶液 D、NaCl溶液 其中，能用玻璃瓶盛放，但不能用玻璃塞的是 （填字母）只能用塑料瓶盛放的是 （填字母） AB【练习4】 下列关于物质用途的叙述中，错误的是 （ ） A．硅可以用作制造变压器的铁芯材料 B．二氧化硅可用于制造光导纤维 C．石墨可用做绝缘材料 D．硅可以用作半导体材料【练习3】C1、了解单质硅、二氧化硅的存在、性质、用途及硅的工业制法;
2、学会“根据同一类别不同物质的性质归纳出该类物质通性”的方法，强化“结构决定性质、性质决定用途”这种元素化合物知识的核心学习模式；
3、以材料为出发点，理论联系实际，特别是通过现代科技成就的介绍，激发学习化学的兴趣。 【回顾反思】本节课是否达到我们的学习目标？【实践活动】
1、2005年春晚描写两省对联：“黄山为九州增色，瓷器与中国同名”。查阅资料或网站回答：“瓷器”与“中国”的英文分别是什么？两者有什么异同？
2、查阅陶艺制作的过程，感悟伟大的中华文明。（网站http://chem.cersp.com/）谢谢大家!