高中化學(xué)人教 無機非金屬材料新型無機非金屬材料部優(yōu)課件

1、碳族兩大豪門兄弟 硅 碳 新型無機非金屬材料人教版化學(xué)選修2第三章 化學(xué)與材料的發(fā)展 第一節(jié) 無機非金屬材料第二課時南昌大學(xué)附屬中學(xué) 王巖課題1科技新“硅”-統(tǒng)領(lǐng)信息界觀看以下視頻光導(dǎo)纖維概述 光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲（主要成分是二氧化硅），直徑只有1100m左右。它是由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，光由一端進(jìn)入，在內(nèi)芯和外套的界面上經(jīng)多次全反射，從另一端射出。 光導(dǎo)纖維為混合物，屬于非晶體?！肮饫w之父”高琨二、光纖制備流程一般采用SiCl4或硅烷等揮發(fā)性化合物進(jìn)行氧化或水解，通過氣相沉積獲得低損耗石英光纖預(yù)制件，再進(jìn)行拉絲。SiCl4SiCl4(g)+O2(g)+2

2、H2(g)=SiO2(g)+4HCl(g) 氣相沉積法？根據(jù)中間化合物的不同，化學(xué)提純多晶硅可分為不同的技術(shù)路線。目前，在工業(yè)中廣泛應(yīng)用的技術(shù)主要有： 回顧高純多晶硅硅料主要生產(chǎn)方法三氯氫硅氫還原法（西門子法）硅烷熱分解法四氯化硅氫還原法？硅單質(zhì)制備的工業(yè)流程圖多晶硅硅石粗硅工業(yè)粗硅四氯化硅單晶硅焦炭高溫酸洗Cl2高溫H2高溫99.9%太陽能級99.9999%95%99%電子級99.999999999%SiO22CSi(粗)2CO 高溫Si(粗)2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si(純)4HCl 高溫方法一四氯化硅氫還原法改良西門子法多晶硅制備工藝流程圖SiHCl3的制備多用粗硅與干燥氯化

3、氫在200以上反應(yīng)：Si十3HCl=SiHCl3+H2精餾提純后的SiHCl3用高純氫氣還原得到多晶硅SiHCl3十H2=Si十3HCl方法二三氯氫硅氫還原法(1)制粗硅 SiO22CSi(粗)2CO 高溫三氯氫硅（1）易水解、潮解、在空氣中強烈發(fā)煙，生成HCl和H2，HCl遇水立即轉(zhuǎn)化為鹽酸，鹽酸具有很強的腐蝕性；H2易燃易爆。2）更易揮發(fā)、更易氣化、更沸點低；3）易著火、易爆炸、著火點28、著火溫度220，燃燒時產(chǎn)生氯化氫和氫氣；高溫200改良西門子法多晶硅制備工藝原理圖硅礦石粗硅粉氯氣氯化氫合成三氯氫硅合成氯化氫氣體三氯氫硅提純干法回收四氯化硅氫化三氯氫硅三氯氫硅多晶硅還原還原尾氣氫氣氫

4、氣方法二三氯氫硅氫還原法1制取粗硅2三氯氫硅的合成反應(yīng)3三氯氫硅混合氣的精制分離4還原制單晶硅5尾氣循環(huán)利用5尾氣循環(huán)利用邊學(xué)邊做整個制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式：_；H2還原SiHCl3過程中若混入O2，可能引起的后果是_。在上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是 _ 小小科普員學(xué)以致用1你能解釋一下太陽能電池板如何發(fā)電的嗎？2這是個物理變化還是化學(xué)變化？高溫陶瓷生物陶瓷透明陶瓷壓電陶瓷新型陶瓷硅族其他兄弟姐妹1二氧化硅自然界里比較稀少的水晶可用以制造電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器和工藝品。二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的

5、重要原料。2碳化硅碳化硅SiC,俗稱金剛砂。熔點高(2450),硬度大(9.2),是重要的工業(yè)磨料。如其中摻入某些雜質(zhì),會使之出現(xiàn)半導(dǎo)體,作為高溫半導(dǎo)體,用于電熱元件。作為高溫結(jié)構(gòu)陶瓷,日益受到人們的重視。3氮化硅灰白色固體，硬度為9，是最硬的材料之一。它的導(dǎo)熱性好且膨脹系數(shù)小，可經(jīng)受低溫高溫、驟冷驟熱反復(fù)上千次的變化而不破壞，因此是十分理想的高溫結(jié)構(gòu)材料。 動動手寫出制取碳化硅、氮化硅的化學(xué)反應(yīng)方程式。SiO2+3C=SiC+2CO3Si+2N2=Si3N43SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl 化學(xué)氣相沉積法CVD 是利用氣態(tài)物質(zhì)在固體表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)沉積物的工藝過

6、程。 高溫高溫結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)金剛石硅晶體二氧化硅碳化硅正四面體碳化硅結(jié)構(gòu)同硅相似分析其可能的性質(zhì)。 原子晶體課題2名門望族“碳”為觀止 碳單質(zhì)的不同結(jié)構(gòu)碳原子的排列方式不同，造成 二者物理性質(zhì)的差異。金剛石石墨模擬制備金剛石3.石墨、金剛石、C60新材料誕生新技術(shù)討論1.高壓合成金剛石的局限性？2.化學(xué)氣相沉積法制造金剛石薄膜的原理是什么？人造金剛石氣相沉積技術(shù)CVD(化學(xué)氣相沉積法):化學(xué)氣相沉積是在一定的真空度和溫度下，將幾種含有構(gòu)成沉積膜層的材料元素的單質(zhì)或化合物反應(yīng)源的氣體，通過化學(xué)反應(yīng)而生成固態(tài)物質(zhì)并沉積在基材上的成膜方法。人造金剛石薄膜C60一顆璀璨的“明星分子”定 義：特 性：具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊功能（性質(zhì)）的新材料。能承受高溫、強度大：氮化硅陶瓷（耐1200OC) 具有光學(xué)特性：光導(dǎo)纖維具有電