鲁科版必修1第1节 硅 无机非金属材料教学ppt课件

这是一份鲁科版必修1第1节 硅 无机非金属材料教学ppt课件，共31页。PPT课件主要包含了自主阅读，自主检测，问题探究，知识点拨，典例引领，探究一，探究二，硅及其化合物的特性等内容，欢迎下载使用。

一、半导体材料特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Ge,现在最广泛使用的半导体材料是Si。
二、硅1.硅的存在在地壳中,硅的含量仅次于氧,全部以化合态存在,主要存在形式为二氧化硅和硅酸盐。2.单质硅(1)硅的同素异形体:晶体硅和无定形硅。(2)物理性质。晶体硅是灰黑色,有金属光泽,硬而脆的固体,熔点高,能导电,是良好的半导体材料。
(3)化学性质。①在常温下,硅的化学性质不活泼,它不易与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸等物质发生反应。②在加热条件下,硅能与某些非金属单质发生反应。例如,加热时,研细的硅能在氧气中燃烧,生成二氧化硅并放出大量的热。请写出下列化学方程式:
(4)工业制法。②粗硅提纯:工业上,用焦炭还原二氧化硅的方法制得的硅中含有少量杂质,叫作粗硅。工业对粗硅进行提纯的原理为:在高温下让粗硅与氯气反应,其产物在高温下被氢气还原,从而得到较纯的硅。请写出上述过程中有关的化学方程式:(5)用途。硅可用来制造集成电路、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。
三、二氧化硅与光导纤维1.二氧化硅(1)自然界中的存在:沙子、石英、水晶的主要成分是二氧化硅。(2)物理性质:
(3)化学性质:二氧化硅化学性质不活泼,一般不与酸反应。①具有酸性氧化物的性质:a.与氢氧化钠溶液反应:
b.应用:刻蚀玻璃。2.光导纤维(1)主要成分:SiO2。(2)用途:用于光纤通信、能量传输和信息处理等方面。
1.硅在地壳中含量丰富,有着地球“骨骼”之称。以下关于硅的说法中,你认为合理的有(　　)A.晶体硅和金刚石的物理性质相似B.硅在地壳中的含量居第二位,可以以游离态存在于自然界中C.晶体硅和无定形硅都是硅的同素异形体,都有规则的几何外形D.晶体硅具有金属光泽,故它属于金属材料,可以导电解析：硅是地壳中含量居第二位的元素,以化合态存在于自然界中,其同素异形体有晶体硅和无定形硅两种,晶体硅的结构类似于金刚石,物理性质也相似,是良好的半导体材料。答案：A
2.下列关于硅的说法中,不正确的是(　　)A.硅是非金属元素,但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B.硅的导电性能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起反应D.当加热到一定温度时,硅能与氧气等非金属反应解析：硅在常温下能与HF反应,C项错误。答案：C
3.关于二氧化硅,下列叙述不正确的是(　　)A.水晶的成分是二氧化硅B.二氧化硅晶体中不存在单个SiO2分子C.二氧化硅溶于水且显酸性D.二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别解析：CO2通常状况下为气体,与SiO2物理性质相差很大;SiO2晶体不溶于水,也不能与水反应生成H2SiO3;SiO2晶体是由Si和O按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体,不存在单个SiO2分子。答案：C
4.下列叙述中正确的是(　　)A.自然界中二氧化硅都存在于石英中B.二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C.二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸,所以二氧化硅是两性氧化物D.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物,但二氧化硅不能与水反应生成硅酸解析：硅是亲氧元素,主要以氧化物及硅酸盐形式存在,如石英、水晶、硅石等主要成分都是二氧化硅,故A项错误;CO2和SiO2在物理性质方面有很大差异,故B项错误;SiO2与氢氟酸反应,不属于两性氧化物与酸的一般反应,故C项错误;SiO2虽属于酸性氧化物,但不能直接与H2O反应生成H2SiO3,D项正确。答案：D
有人认为性质活泼的单质不能在自然界中存在,而不活泼的单质都能以单质的形式存在于自然界中。根据你所学的知识判断上述说法是否正确,试举例说明。探究提示不完全正确。绝大多数性质活泼的单质不能在自然界中存在,如钠、氯气等,但是氧气性质活泼,可以在自然界中存在。不活泼的单质有的也不能以单质的形式存在于自然界中,如硅单质。
(4)非金属单质一般不导电,但Si为半导体,有一定的导电能力。
2.SiO2的特性(1)SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接用它与水反应来制取H2SiO3。(2)非金属氧化物的熔沸点一般较低,但SiO2的熔沸点却很高。(3)酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能跟HF作用:SiO2+4HF SiF4↑+2H2O3.硅酸的特性无机酸一般易溶于水,但H2SiO3却难溶于水。
【例题1】 下列关于硅及硅的化合物的叙述中不正确的是(　　)①硅是地壳中含量最多的非金属元素　②晶体硅是良好的半导体材料　③二氧化硅是制造光导纤维的重要原料　④二氧化硅既能与氢氟酸反应,又能与氢氧化钠反应　⑤二氧化硅是酸性氧化物,溶解于水得到硅酸　⑥硅的晶体结构与金刚石的结构相似,它们的熔沸点都比较高A.①②⑥B.②④C.③④⑤D.①⑤解析：硅在地壳中的含量仅次于氧,是处于第二位的非金属元素;二氧化硅虽然是酸性氧化物,但不能与水反应。答案：D
规律方法点拨Si和SiO2的比较
跟踪训练1下列关于二氧化硅的说法正确的是 (　　)A.二氧化硅既能与氢氟酸反应又能与氢氧化钠溶液反应,所以二氧化硅是两性氧化物B.二氧化硅分子中含有一个硅原子和两个氧原子C.二氧化硅溶于水得到硅酸D.纯净的二氧化硅是无色的且熔点高,硬度大答案:D
CO2和SiO2的性质比较
分类和比较是学习化学的重要方法。CO2和SiO2在物质的分类中都属于酸性氧化物。(1)试写出CO2和SiO2与碱溶液反应的离子方程式。(2)有人认为SiO2能与HF反应,因此属于两性氧化物。这种观点正确吗?
(2)两性氧化物指的是同时能与酸、碱反应生成盐和水的氧化物,而SiO2与氢氟酸反应生成的SiF4不是盐,故SiO2不是两性氧化物。
二氧化碳与二氧化硅的性质比较
【例题2】 下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是 (　　)A.CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C.CO2是酸性氧化物,SiO2是两性氧化物D.CO2和SiO2都是由相应的分子构成的解析：虽然SiO2是H2SiO3的酸酐,但CO2可溶于水生成H2CO3,SiO2却不能溶于水生成H2SiO3,B错误;SiO2与CO2都是酸酐,都是酸性氧化物,A正确,C错误;CO2是由CO2分子构成的,而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的,SiO2中不存在分子,D错误。答案：A
规律方法点拨SiO2和CO2分别为H2SiO3和H2CO3的酸酐,H2CO3的酸性比H2SiO3的强,因此CO2通入Na2SiO3溶液中可生成白色的硅酸沉淀:Na2SiO3+CO2+H2O Na2CO3+H2SiO3↓。而Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑不是在溶液中发生的,不能说明H2SiO3和H2CO3的酸性相对强弱。
跟踪训练2在一定条件下,既能与CO2反应,又能与SiO2反应的物质是(　　)①NaHCO3溶液　②浓硫酸　③NaOH溶液　④碳A.①②B.①③C.②④D.③④答案：D
1.硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角色,被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是(　　)A.玻璃制品B.石英钟表C.计算机芯片D.光导纤维解析：玻璃制品为硅酸盐材料;石英钟表与光导纤维主要部件的成分为SiO2;芯片其主要成分为晶体硅。答案：C
2.光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一,它使信息科学迅猛发展。光导纤维的主要成分是(　　)A.CaCO3D.CaSiO3解析：光导纤维的主要成分是SiO2。答案：B
3.下列物质在一定条件下能与SiO2发生反应的是(　　)①浓硫酸　②H2O　③浓硝酸　④氢氟酸⑤KOH溶液　⑥氧化钙　⑦碳酸钠A.①②⑥B.②④C.④⑤⑥⑦D.③④⑤⑥解析：SiO2能与氢氟酸反应;SiO2是酸性氧化物,能与KOH溶液反应;SiO2能与CaO在高温下反应生成CaSiO3;SiO2能与碳酸钠在高温下反应生成Na2SiO3和CO2。答案：C
4.下列有关硅的叙述中,正确的是(　　)A.硅在常温下就能与氢气发生化合反应B.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位C.硅的化学性质不活泼,在常温下不与任何物质反应D.硅在电子工业中,是最重要的半导体材料解析：硅的化学性质稳定,常温下与氢气、氧气等不反应,只有在高温条件下才能反应,A错;氧元素在地壳中的含量居第一位,B错;硅的化学性质不活泼,但可与F2、HF和强碱等反应,C错。答案：D
5.硅单质及其化合物应用范围很广。制备硅半导体材料必须先得到高纯硅,三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意图如下:
请回答下列问题:(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式:　　　　　。 (2)整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出配平的化学方程式:　　 　　; H2还原SiHCl3过程中若混入O2,可能引起的后果是　　　　　　　。