课件29张PPT。材料家族中的元素第四章第1节 硅 无机非金属材料 一、单质硅与半导体材料1、无机非金属材料主要有哪些？性能如何？
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？玻璃、水泥、陶瓷等。3、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？锗、硅等。
硅（地壳中含量仅次于氧）自主学习一、单质硅与半导体材料硅的物理性质：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、硬而脆的固体，是重要的半导体材料。一、单质硅与半导体材料什么原因促使硅成为一种重要的半导体材料？ 原料丰富易得，价格低，常温下化学性质稳定。
一、单质硅与半导体材料硅的化学性质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。一、单质硅与半导体材料自然界中，硅以什么形态存在？如何制取？粗硅提纯： 将粗硅与Cl2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，写出粗硅提纯的相关方程式。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、耐酸设备等。
1、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，是良好的半导体材料
C、硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
D、当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属单质反应2、下列关于Si的化学性质中正确的是（）
A、常温下能与任何酸反应
B、常温下可与强碱溶液反应
C、常温下可与氧气反应
D、常温下不与任何酸反应石英砂（主要成分是二氧化硅）二、二氧化硅与光导纤维 晶体的化学式为SiO2,不表示有SiO2分子组成，晶体中只有Si、O原子，无分子存在。 1.存在：沙子、石英（透明的石英即水晶）2.物理性质：晶体硬度 ,熔点 , 溶于水大高难二、二氧化硅与光导纤维3.二氧化硅的化学性质（1）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）（2）与碱性氧化物：酸性氧化物特性：与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O氧化性4.二氧化硅的用途①制造光导纤维和石英表中的压电材料②水晶：制造电子部件和光学仪器随堂训练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
2：14.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。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：完成课后习题三、硅酸盐与无机非金属材料高温高温强热冷却传统无机非金属材料与新型
无机非金属材料的特性对比 5、新型无机非金属材料的主要品种、性
能及用途课件39张PPT。第4章 材料家族中的元素
第1节 硅 无机非金属材料
第1课时 硅和二氧化硅
光导纤维水 晶 制 品硅元素(silicon)在地壳中的含量 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。 问题1 硅以什么形态存在于自然界中？
2 硅单质有几种同素异形体？
3 硅的导电性怎样？1、只有化合态，无游离态；在地壳中含量居第二位。2、两种同素异形体：晶体硅和无定行硅。3 、导电性介于导体和绝缘体之间。硅单质的图片:一、认识硅
1、单质硅的物理性质
灰黑色 硬而脆
有金属光泽的固体
熔点、沸点高
硬度大，是良好的半导体材料
最外层电子数是4，碳也是。思考2：
碳、硅原子主要显几价？正四价（+4价） 思考1：
硅原子原子核外电子排布情况是怎样的？
我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？2、化学性质：常温下不活泼(1)常温下：(知识介绍）①Si+2F2=SiF4② Si+4HF=SiF4 ↑+2H2↑③Si+ 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑注：其它氧化剂，如Cl2、O2、H2SO4、
HNO3等常温下都不与硅起反应。2) 在高温或加热条件下，硅的化学性质比较活泼，能与O2 、Cl2 、H2等非金属单质反应。
Si+2H2=SiH4高温3.用途 晶体硅的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硅太阳能电池电脑的中央处理器（CPU） 硅钢
导磁性良好，用作变压器铁芯4、工业制粗硅：粗硅提纯
Si+2Cl2===SiCl4SiCl4+2H2===Si+4HCl高温高温二氧化硅(SiO2)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。天然二氧化硅也叫硅石，是一种坚硬难熔的固体。硅石硅矿山二、二氧化硅与光导纤维硅石
玛瑙
水晶
石英
SiO2是硅最重要的化合物，天然存在的叫硅石，有晶体和无定形两大类。 硅石晶体（石英）无定形（硅藻土）水晶玛瑙 石英是结晶的二氧化硅，包括水晶（无 色透明）和玛瑙（彩色）。沙子中含有小粒的石英晶体。（一） SiO2水晶玛瑙晶体二氧化硅硅藻土
由硅藻的细胞壁沉积形成，呈浅黄色或浅灰色，
广泛用做催化剂的载体及绝缘材料。
全国10个省(区)
有硅藻土矿产出。
仅次于美国，居世界第2位。在地区分
布上，以吉林最多，占全国储量的54.8%，
云南、福建、河北等地次之。 无定形二氧化硅 纯的二氧化硅是无色、坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，不溶于水，硬度比较大。1.物理性质：二、二氧化硅 二氧化硅SiOSiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定 2.化学性质不与水反应SiO2 + CaO === CaSiO3 SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O高温①是酸性氧化物
具有酸性氧化物的通性，与碱及碱性氧化物反应
实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？ 防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。Na2SiO3俗称“泡花碱”，易溶于水，其水溶液俗名“水玻璃”，是一种矿物胶，可做黏合剂。
③ 不与酸反应（除氢氟酸以外）SiO2 + 4HF == SiF4 ? + 2H2O②在高温下与碳酸盐的反应SiO2 + Na2CO3 == CO2 ? + Na2SiO3高温SiO2 + CaCO3 == CO2 ? + CaSiO3高温你知道吗？
玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？ ④弱氧化性SiO2 +2C === Si + 2CO ?高温工业上用此反应制备粗硅，这就是“从沙滩到用户”！3、二氧化硅的用途
由于SiO2具有优良的物理化学性能，加上SiO2在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。 石 英 制 品水 晶 制 品硅酸(H2SiO3)和原硅酸(H4SiO4)是不溶于水且比碳酸酸性还弱的弱酸，其酸酐都是SiO2。
原硅酸是一种白色胶状物质，硅酸是白色粉末状固体，都不溶与水.
硅酸和原硅酸均不稳定，易分解，原硅酸在干燥空气中分解生成硅酸，硅酸加热分解生成SiO2。
H4SiO4=H2SiO3+H2O，
H2SiO3=ΔSiO2+H2O硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。用途：硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢？实验：将CO2通入Na2SiO3溶液中现象：透明的硅酸凝胶生成方程式：Na2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3 ↓ +Na2CO3你的结论：硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱练习1、能溶解硅且能放出氢气的是
（ ）
A、浓盐酸 B、稀硫酸
C、氢氟酸 D、浓烧碱CD2、下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是（??） A.HF溶液????? ? B.KOH溶液????
? C.盐酸????? ? D.水玻璃 C课堂练习3、下列说法正确的是（ ）
A.SiO2是酸性氧化物，所以可以和碱反应，
不和任何酸反应。
B.CO2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸
C.SiO2对应的酸有不同的组成
D.SiO2跟水反应可得硅酸
BC4、在多年使用的厨房里，久未更换的玻璃往往失去光泽，严重的还会形成白色斑点，这种现象化学上叫做“碱析”，产生碱析的化学方程式为___________________。
解析：玻璃的主要成分有Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。厨房中CO2、H2O（g）浓度相对较高，碳酸酸性强于硅酸，时间长了玻璃中的Na2SiO3将会在CO2、H2O（g）的持续作用下析出白色H2SiO3，所以往往失去光泽，严重的会形成白色斑点。
答案：Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3课件7张PPT。第4章 材料家族中的元素
第1节 硅 无机非金属材料
第2课时 硅酸盐与无机非金属材料三、硅酸盐与无机非金属材料纯碱、石灰石、石英
粘土、
石灰石粘土
高温下发生复杂的物理、化学变化
烧结时发生复杂物理、化学变化
SiO2
CaSiO3
Na2SiO32CaO·SiO2 3CaO·SiO2 3CaO·Al2O3硅酸盐
非晶体，透明、无固定熔点，可在一定温度范围内软化
水硬性：无论在水中还是在空气中均能硬化（是不可逆过程） 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
本节内容小结：3.硅酸盐及无机硅酸盐材料随堂训练：1.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2. 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3.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4.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。5.如何除去碳酸钙中少量的二氧化硅杂
质？用化学方程式表示。CaCO3 +2HCl ==CaCl2 +H2O +CO2↑SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
