4.1《硅+无机非金属》探究.ppt

普通高中课程标准实验教科书 化学1（必修） 第四章 第一节 硅 无机非金属材料 一、单质硅与半导体材料 1、半导体材料 半导体材料是指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料。最早使用的半导体材料是锗，但因其在地壳中含量低，提炼工艺复杂，价格昂贵，而不适合广泛使用。目前广泛使用的半导体材料是硅，在地壳中含量居第二位。 2、单质硅 1、自然界中存在形式。 2、硅是否有同素异形体？ 3、硅有那些化学性质？ 4、工业上 如何生产硅？ 5、硅的用途 硅 单质硅 1、存在形式：自然界中的硅元素仅以化合态存在，如二氧化硅、硅酸盐等。 2、单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是良好的半导体材料。 3、硅的化学性质不活泼，常温下只与氟气、氢氟酸和强碱反应；加热时纯硅与某些非金属单质反应，如氧气。 4、制备：制粗硅：碳和二氧化硅高温反应生成硅和一氧化碳。 制高纯硅：粗硅和氯气加热生成四氯化硅； 四氯化硅和氢气发生置换反应生成硅。 5、用途：制造集成电路、太阳能电池、硅整流器等。硅合金可用来制造变压器铁芯、耐酸设备等。 常温下很稳定，在高温或点燃的条件下有较强还原性。 C+O2 CO2 2C+O2 2CO C+CO2 2CO C+CuO CO+Cu C+H2O(气) CO+H2 C+2H2SO4(浓) CO2↑ +2SO2↑+2H2O C+4HNO3(浓) CO2↑ +4NO2↑+2H2O 【阅读·小结】碳与硅化学性质比较 点燃 △ 高温 高温 △ 点燃 △ 碳（ C ） 硅（Si） △ △ 常温下很稳定，高温时也能 发生反应。 Si+O2 == SiO2 Si+2Cl2==SiCl4 Si+2F2=SiF4 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 + 2H2↑ Si+4HF=SiF4↑+2H2↑ 【阅读·小结】硅的工业制法与用途 制粗硅： SiO2 +2C == Si + 2CO↑ 高温 提 纯： Si+2Cl2==SiCl4 高温 SiCl4+2H2==Si+4HCl 高温 （高纯硅） 硅铁 硅锰合金 二、SiO2与光导纤维 1、二氧化硅 存在形式：广泛存在于自然界中，沙子、石英、水晶、玛瑙等 的主要成分都是二氧化硅。 构成：二氧化硅是由原子直接构成的。 物理性质：纯净的二氧化硅呈无色，熔点高、硬度大、不溶于水，也不溶于其它一般的溶剂。 化学性质：常温时可与碱溶液反应；高温条件下可与碱性氧化物反应；二氧化硅不溶于水也不与水反应；在常温下雨氢氟酸反应；具有弱的氧化性，高温时可与碳反应。 用途：制玻璃，建筑材料，做装饰品，制光导纤维等。 【阅读·小结】 CO2与SiO2的比较 化学式 CO2 SiO2 分类 酸性氧化物 物理 性质 (1)无色无味气体 (2)能溶于水(1:1常温) (3)比空气重 (4)无毒 (1)无色晶体 (2)不溶于水 (3)熔、沸点较高 (4)硬度大 酸性氧化物 化 学 性 质 (1)酸性氧化物 CO2+H2O== H2CO3 CO2+CaO== CaCO3 CO2+2OH- == CO3 2- +H2O (2)弱氧化性 CO2+C === 2CO (3)与盐反应(在溶液中) CO2+Na2CO3+H2O= 2NaHCO3 (4)不与酸反应 (1)酸性氧化物 (2)弱氧化性 (3)与盐反应(固体) (4)与氢氟酸反应 高温 高温 高温 不与水反应 SiO2+CaO== CaSiO3 SiO2+2OH- == SiO3 2- +H2O 高温 SiO2+2C=== Si+2CO ↑ SiO2+CaCO3 == CaSiO 3 +CO2↑ 高温 SiO2+4HF==SiF4+2H2O (腐蚀玻璃） 制 法 与 用 途 (1)工业法 CaCO3==CaO+CO2↑ (2)实验室制法 CaCO3+2H+== Ca2++H2O+CO2↑ (1)化工原料：制纯碱、尿素； (2)灭火 (3)干冰用人工降雨； (4)制碳酸饮料等 高温 天然存在：石英 水晶 硅藻土 (1)水晶用于制造电子 仪器的重要部件、光 学仪器、工艺品 (2