【高中化学】新型无机非金属材料+课件+高一下学期化学人教版(2019)必修第二册.pptxVIP

第五章化工生产中的重要非金属元素

第三节无机非金属材料

5.3.2新型无机非金属材料

新型无机非金属材料

新型无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系，常见类型有两种。

高纯度的含硅元素的材料：如单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光学和电学性能，是现代信息技术的基础材料。

一些含碳、氮元素的物质。如碳化硅、氮化硅等，在航天、能源和医疗等领域有着广泛的应用。

一、硅

●硅元素含量仅此于氧，位于元素周期表第三周期、第IVA族。

●单质硅是灰黑色具有金属光泽的固体。

主要形成四价的化合物

Si

2思考】硅的结构(原子结构示意图、元素周期表位置),

推测硅及其化合物对应的性质

Si

SiO₂

H₂SiO₃

Na₂SiO₃

C

CO₂

H₂CO₃

Na₂CO₃

1

H

3

Li

11

Na

19

K

37

Rb

55Cs

87

Fr

IIIA

5

B

硼10.81

49In

81TI

113Nh

5

B

13AI

31

Ga

38Sr

56Ba

88Ra

Ne

L8

Ar

36

Kr

5

s

8

P

11FI

6

C

碳12.01

+6

He

IVA

3

c

10

2

一、硅

1、硅元素的存在

-----氧化物、硅酸盐

硅元素含量在地壳中居第二位。

Si—统治无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。

C—统治有机界：碳是构成有机物的主要元素。

Si是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的，因此Si都以“化合

态”存在于自然界，岩石、沙子、土壤，约占地壳总量的90%以上。

氧48.60%

钾2.47%铁2.00%-氢0.76%其他1.20%

硅26.30%

铝7.73%铁4.75%钙3.45%钠2.74%

2、晶体硅的结构与物理性质

结构类似于金刚石，带有金属光泽的灰黑色固体，晶体硅为原子晶体，熔点高、硬度大、有脆性，导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，高纯度硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。

金刚石和晶体硅的结构相似。

在晶体中，每个碳硅原子都以共价键与相邻4个碳(硅)原子结合，形成正四面体的立体网状。所以，金刚石和晶体硅的熔沸点都很高，硬度也很大。

Si原子

一、硅

3、硅的化学性质

在常温下只能与氟气(F₂)、HF、氢氧化钠反应，加热时能与O₂、Cl₂反应。

①常温下三反应

Si+2F₂=SiF₄个

Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂个

Si+4HF=SiF₄个+2H₂个

②还原性：加热(高温)三反应

Si+Cl₂型siCl₄(常温下为液体)

加热

Si+O₂==SiO₂

高温

Si+C==SiC(金刚砂)

4、硅的用途教材P22

教材-22页【资料卡片】如何制备高纯度的硅?

工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl₃),再经H₂还不百但云立结去

目前提得最纯的元素是半导体材料硅。

其纯度已达到12个“9”,即99.9999999999%。

杂质含量不超过一千万亿分之一。

粗硅在高温下跟氯粗硅的制取SiO₂+2C1800~2000℃Si+2CO个

气反应生成一种液体

物质，经蒸馏提纯后，应Si+3HC1300℃SiHCl₃+H₂1

再用氢气还原制得纯粗硅的提纯

硅。H₂还原SiHCl₃+H₂100CSi+3HC1

HCl反

粗硅与

ru丁

光导纤维的原理

字习原来如此有趣blLb

光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一，它使信息高速公路在

全球迅猛发展。光导纤维的主要成分是什么?碱性环境下，光导纤维为什么会失去传播信号的能力?SiO₂

思考与讨论

二、二氧化硅SiO₂

1、存在形态

水晶水晶

天然的结晶形(石英晶体)玛瑙

(硅石)无定形硅藻土

天然的二氧化硅也叫硅石。

石英晶体是结晶的二氧化硅。

石英、水晶的主要成分都是SiO₂

硅藻土

玛瑙

SiO₂

物质

SiO₂

CO₂

状态(常温)

固体

气体

熔点

高1610℃

-56.6℃

沸点

高2230℃

-78.5℃

水溶性

难溶

1:1

硬度

大

二、二氧化硅SiO

2、物理性质

思考：为什么SiO₂和CO₂的物理性质差异很大?

表示二氧

体的立体网状结构。

SiO₂