《硅課件李占峰》PPT課件.ppt

1、第1節(jié) 硅 無機(jī)非金屬材料,第四章材料家族中的元素,閱讀課本107頁： 了解無機(jī)非金屬材料分類和主要特性，并知道一些常見的產(chǎn)品,無機(jī)非金屬材料,特點：,分類：,耐高溫、硬度高、抗腐蝕、 有的還有光電特性,傳統(tǒng)無機(jī) 非金屬材料,新型無機(jī) 非金屬材料,例子：玻璃、水泥、 陶瓷等硅酸鹽材料,例子：高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、 生物陶瓷、壓電陶瓷,硅元素(silicon)在地殼中的含量,一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料,硅在自然界的存在形態(tài)：無游離態(tài)，只有化合態(tài)。 常見存在物質(zhì)形式：二氧化硅和硅酸鹽等。,硅在地殼中的含量僅次于氧，儲量豐富，現(xiàn)已成為 應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體材料。,觀察硅單質(zhì)的實物圖片 并閱讀教材P107-108內(nèi)容

2、，總結(jié)硅的物理性質(zhì),硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。,晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點和沸點都很高，硬度大。,導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,是重要的半導(dǎo)體材料。,物理性質(zhì),1、硅單質(zhì)的物理性質(zhì),1、在前面的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了碳單質(zhì)、硫單質(zhì)、氮氣、氯氣、氧氣等非金屬單質(zhì)的性質(zhì)，他們在性質(zhì)上具有許多相似之處，硅作為一種非金屬單質(zhì)，是否也具備這些性質(zhì)？ 2、硅能夠成為一種重要的半導(dǎo)體材料，除了具有儲量豐富原因外，還可能與它具備的什么性質(zhì)有關(guān)？,思考：,硅的原子結(jié)構(gòu),硅和碳一樣,其原子既不易失去又不易得到電子,常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑。主要形成四價的化合物。,碳的原子結(jié)

3、構(gòu),（不易與H2、O2、Cl2、硫酸、硝酸、鹽酸等物質(zhì)反應(yīng)）,加熱，Si能與某些非金屬單質(zhì)反應(yīng),（燃燒，放出大量的熱）,2、硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) （1）常溫下，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,（2）常溫下只與強(qiáng)堿、氫氟酸、氟氣反應(yīng),Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2 Si+2F2 = SiF4 Si+4HF = SiF4+2H2 ,制粗硅：,硅鐵,硅錳合金,硅鋇合金,（粗硅）,粗硅提純后可以得到高純硅，作為半導(dǎo)體材料。,高溫,氧化劑：SiO2 得到電子發(fā)生還原反應(yīng),還原劑： C 失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),3、硅的工業(yè)制法,提純：,4、硅的用途 （1）硅芯片；半導(dǎo)體材料 （2）制集成電路、晶體管、硅整流

4、器、太陽能電池等半導(dǎo)體材料 （3）含硅4%的鋼可制變壓器鐵芯 （4）含硅15%的鋼具有耐酸性，制耐酸設(shè)備,硅芯片的使用，使計算機(jī)的體積已縮小到筆記本一樣大小了。,硅光電池,大規(guī)模集成電路,硅的用途非常廣泛，可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件，還可以制太陽能電池，制鋁合金、鐵合金等多種合金。,二氧化硅廣泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。透明的石英晶體即通常所說的水晶，常用來制造電子部件和光學(xué)儀器。,二、二氧化硅,瑪瑙,水晶,石英,沙子,無色，熔點高、硬度大、不溶于水、不導(dǎo)電的晶體,2、二氧化硅的物理性質(zhì),與堿反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,（1）

5、酸性氧化物的通性,3、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì),問題： 1、從物質(zhì)分類角度來看，二氧化硅屬于哪類物質(zhì)？ 2、二氧化硅可能具有哪些化學(xué)性質(zhì)？,與某些鹽反應(yīng),（2）特性：與氫氟酸的反應(yīng),SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,（3）弱的氧化性,注意：不能與水反應(yīng),SiO2對應(yīng)的酸H2SiO3是比H2CO3更弱得酸！不溶于水,用途：刻蝕玻璃花紋,氫氟酸不能用玻璃瓶盛裝，而盛在塑料瓶。,強(qiáng)酸制弱酸,Na2SiO3CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3,實驗室保存NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞的玻璃瓶而不用玻璃塞，為什么？,防止玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成粘性的Na2SiO3，使瓶塞和瓶

6、口粘在一起。,了解： Na2SiO3易溶于水，其水溶液俗名“水玻璃”， 是一種礦物膠，可做黏合劑。,4.二氧化硅的用途,注意：,硅和二氧化硅的用途易混淆,二氧化硅用來制光導(dǎo)纖維,光導(dǎo)纖維就是比頭發(fā)絲還細(xì)的、能傳導(dǎo)光信號的玻璃絲。制造光導(dǎo)纖維的材料就是二氧化硅。光導(dǎo)纖維主要用于通訊、傳感、測量等，光纖通訊的優(yōu)點就是通信容量大，一對光纖上可同時傳送3萬門電話。,本節(jié)內(nèi)容小結(jié)：,3.硅酸鹽及無機(jī)硅酸鹽材料,1、下列關(guān)于硅的敘述，不正確的是（ ） A、硅是非金屬元素，但其單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體 B、硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料 C、硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)

7、 D、當(dāng)加熱到一定溫度時，硅能與氧氣、氫氣等非金屬單質(zhì)反應(yīng),C,2、下列關(guān)于Si的化學(xué)性質(zhì)中正確的是（ ） A、常溫下能與任何酸反應(yīng) B、常溫下可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng) C、常溫下可與氧氣反應(yīng) D、常溫下不與任何酸反應(yīng),B,3、要除去SiO2中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（ ） A、純堿溶液 B、鹽酸 C、硫酸 D、苛性鈉溶液,B,4、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是（ ） A、溶解性：CO2 H2CO3 C、熔點：SiO2 CO2（干冰） D、硬度： SiO2 CO2 5、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來盛裝的是（ ） A、燒堿溶液 B、濃硫酸 C、氫氟酸 D、碳酸鈉溶液,C,C,三.硅酸鹽與無機(jī)

8、非金屬材料（自學(xué)知識）,1、硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜，多用氧化物的形式 表示他們的組成的表示方法,硅酸鹽制品性質(zhì)穩(wěn)定，熔點很高、大都難溶于水。,氧化物順序：金屬氧化物寫在前，非金屬氧化物寫在后，低價在前，高價在后，H2O一般在最后。中間用“”隔開。,方法：a.找出組成元素；b.寫成氧化物的形式；c.注意原子守恒；d.檢查有無遺漏。,鈉長石:NaAlSi3O8,Na2O Al2O3 6SiO2,正長石:KAlSi3O8,K2O Al2O3 6SiO2,2、無機(jī)非金屬材料,純堿、石灰石、石英,粘土、 石灰石,粘土,高溫下發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化,燒結(jié)時發(fā)生復(fù)雜物理、化學(xué)變化,SiO2 CaSiO3 Na2SiO3,2CaOSiO2 3CaOSiO2 3CaOAl2O3,硅酸鹽,非