2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)硅無機(jī)非金屬材料教案魯科版必修1

1、認(rèn)真愛心認(rèn)真-認(rèn)真愛心認(rèn)真- 1-1 節(jié) 硅 無機(jī)非金屬材料半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料特指導(dǎo)電力氣介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類材料。最早使用的半導(dǎo)體材料是鍺，但因其含量低，提煉工藝簡(jiǎn)潔，價(jià)格昂貴，而不適合廣泛使用。目前廣泛使用的半導(dǎo)體材料是硅元素，在地殼中含量居其次位，該元素全部以化合態(tài)存在于自然界中，儲(chǔ)量豐富。常見的有晶體硅和無定形硅等形式存在。單質(zhì)硅存在：自然界中無單質(zhì)硅，硅元素全部以化合態(tài)存在，如二氧化硅、硅酸鹽等。化合態(tài)的硅是構(gòu)成地殼的礦石和巖石的主要成分，硅在地殼中的含量居其次位。物理性質(zhì)：?jiǎn)钨|(zhì)硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅呈灰黑色，有金屬光澤，硬而脆，熔點(diǎn)很高141，是

2、良好的半導(dǎo)體材料?；瘜W(xué)性質(zhì)：OClHSOHNOF222432HFSi + 2NaOH + HO NaSiO+ 2H；Si + 2FSiF；Si + 4HF SiF2H42223224在加熱時(shí)純硅與某些非金屬單質(zhì)發(fā)生反響。如研細(xì)的硅能在氧氣中燃燒：Si + O2SiO2硅的制備由于自然界中沒有單質(zhì)硅的存在，因此我們使用的硅，都是從它的化合物中提取的。在工業(yè)上，用碳在高溫下復(fù)原二氧化硅的方法可制得含有少量雜質(zhì)的粗硅，將粗硅提純后，可以得到半導(dǎo)體材料的高純硅。制粗硅： SiO2C2高溫 Si2CO 制高純硅： Si2ClSiClSiCl2HSi4HCl2442硅的用途：硅可用來制造集成電路，太陽能電

3、池，硅整流器等。硅合金可用來制造變壓器鐵芯，耐酸設(shè)備等。【學(xué)問鏈接】半導(dǎo)體材料的用途物質(zhì)的電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間電阻率在 103108歐姆厘米之間時(shí)，為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體材料可以制造出具有各種功能的半導(dǎo)體器件來取代真空管用來整流、 檢波、放大，并有縮小電子設(shè)備體積、減輕重量、延長(zhǎng)壽命、耐沖擊、效率高和牢靠性 好等優(yōu)點(diǎn)。用半導(dǎo)體材料制成的集成電路還可以將成千上萬個(gè)分立的晶體管、電阻、電 容等電子元件融為一體，使上述優(yōu)點(diǎn)得到進(jìn)一步發(fā)揮，廣泛應(yīng)用于通訊、電訊、電子計(jì) 算機(jī)中。另外，超純硅對(duì)紅外光有很高的透過力氣，可以用以制作紅外聚焦透鏡，對(duì)紅 外輻射目標(biāo)進(jìn)展夜間跟蹤、照像、追擊。利用半導(dǎo)體的導(dǎo)電力氣

4、隨溫度的上升或光線的 照耀而有顯著的增大的特性，可以做成自動(dòng)把握用的熱敏元件(如熱敏電阻等)和光敏元件。半導(dǎo)體材料是制作太陽能電池的主要材料半導(dǎo)體材料還可制成激光二極管，用于 激光通訊、測(cè)距和空間導(dǎo)航等方面。二氧化硅與光導(dǎo)纖維1、二氧化硅的存在二氧化硅廣泛存在與自然界中，自然二氧化硅叫硅石。石英的主要成分為二氧化硅晶體， 透亮的石英晶體叫做水晶，含有有色雜質(zhì)的石英晶體叫做瑪瑙。另外二氧化硅也是構(gòu)成巖石 的重要成分。2、二氧化硅的物理性質(zhì)純潔的二氧化硅晶體呈無色，熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水，也不溶于其他一般的溶劑。3、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)二氧化硅是一種酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性二氧化硅在常溫時(shí)

5、可以與堿溶液緩慢反響生成鹽和水：SiO2NaOH NaSiO + H O二氧化硅在高溫下可與堿性氧化物反響：SiO CaO2特性SiO22高溫 CaSiO3232Si O4HF SiF2HO242二氧化硅中的硅為4 價(jià)，具有弱的氧化性，如在高溫時(shí)，二氧化硅中的硅可以被碳置換出來。思考：1如何制取硅酸？ 2保存氫氟酸、NaOHSiO與HO(HSiO2223HSiONaSiO2HCl 2NaClHSiONaSiOCOHO NaCO232323232223+ HSiO(HSiOHCO2323232NaOH 溶液不能保存在玻璃塞的玻璃瓶中，應(yīng)保存在橡膠塞的玻璃瓶中或塑料瓶中。4、SiOCO22COCO

6、2SiO2與堿性氧化物反響CaOCO2高溫CaCO3CaOSiO2高溫CaSiO3與堿液的反響2NaOHCONaCOHO2232SiO2NaOHNaSiOHO2232NaSiOCOHONaCOHSiOSiOCaCO高溫CaSiO CO與鹽反響232223232332Ca(ClO)COHOCaCO2HClO2223SiONaCO高溫223NaSiOCO232與碳反響CCO2CO22CSiO2高溫Si2CO2COHOHCO2223不與水化合與酸反響不反響SiO4HFSiFHO2425、二氧化硅的用途石英可用于制作石英表和石英玻璃。石英砂常用作制薄玻璃和建筑材料。水晶常用來制造電子部件、光學(xué)儀器、工

7、藝品和眼鏡片等?，旇в糜谥圃熘苊軆x器軸承、耐磨器皿和裝飾品。SiO 被用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料光導(dǎo)纖維。26、光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維，簡(jiǎn)稱“光纖璃細(xì)絲。假設(shè)將很多根經(jīng)過技術(shù)處理的光纖繞在一起，就得到我們常說的光纜。光導(dǎo)纖維是 用石英玻璃制造的，制作時(shí)需要較高的技術(shù)，它傳導(dǎo)光的力氣格外強(qiáng)。如1000 米長(zhǎng)的單模光271.5510000.2分貝假設(shè)利用光纜通訊，能同時(shí)傳輸大量信息。光纖通信的優(yōu)點(diǎn)有：信息容量大，一條光纜通路可同時(shí)容納10 億人通話，也可同時(shí)傳送多套電視節(jié)目。光纖的抗干擾性能好，不發(fā)生電輻射，通訊質(zhì)量高，能防竊聽。光纜質(zhì)量小而且細(xì)，不怕腐蝕，鋪設(shè)便利。光纖通信損耗低，適合遠(yuǎn)距離信息傳輸

8、。另外，光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上也有很重要的應(yīng)用。目前在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，普遍使用著一種連接著很多光纖的胃鏡，光纖胃鏡的光源是在體外由光纖傳進(jìn)去的，它不產(chǎn)生熱輻射，能減輕病人的苦痛。在光導(dǎo)纖維的一頭裝著精巧小巧的微型鏡頭，可將胃內(nèi)的狀況傳到體外拍攝下來或顯示在屏幕上。光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)上的另一個(gè)重要應(yīng)用是通過微細(xì)的光纖將高強(qiáng)度的激光輸入人體的病變部位，用激光來切除病變部位。這種“手術(shù)”不用切開皮膚和切割肌肉組織，而且切割部位準(zhǔn)確，手術(shù)效果好。除此以外，光導(dǎo)纖維還可用于信息處理、傳能傳像、遙測(cè)遙控、照明等很多方面?！緦W(xué)問鏈接】多姿多彩的光纖光纖內(nèi)窺鏡：束狀光導(dǎo)纖維能對(duì)圖像進(jìn)展傳遞、分解、合成和修正等醫(yī)用內(nèi)窺鏡能直接

9、插入人體某個(gè)部位進(jìn)展檢查，而不會(huì)引起病人苦痛與不舒適感。在工業(yè)生產(chǎn)中， 利用內(nèi)窺鏡檢查一些由于各種緣由而不能翻開的系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)造，使生產(chǎn)能照常進(jìn)展。 已從最初在軍艦和飛機(jī)上應(yīng)用，延長(zhǎng)到軍事的各個(gè)領(lǐng)域，包括長(zhǎng)距離光纖傳輸系統(tǒng)、戰(zhàn) 術(shù)光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、雷達(dá)防范系統(tǒng)、空戰(zhàn)指揮及把握系統(tǒng)、和制導(dǎo)系統(tǒng)等等。光纖裝潢藝術(shù)：光纖裝潢是用不同的光纖依據(jù)設(shè)計(jì)需要組成不同的外形，如光纖廣告顯示屏、光纖盆景、光纖舞臺(tái)裝置及光纖工藝品等。它們具有亮度適宜、顏色嚴(yán)峻、圖案細(xì)膩、造型驚異，集光、電、聲于一體等特點(diǎn)。光纖采光：用光纖傳遞光能的方式將天空中的散射光或太陽光引入室內(nèi)，是一種有前途的采光照明方式，再輔以太陽能電池

10、還可供建筑在夜間照明。硅酸鹽與無機(jī)非金屬材料硅酸鹽硅酸鹽在自然界中的存在硅酸鹽是構(gòu)成地殼中巖石的主要成分，自然界中存在的各種自然硅酸鹽礦石，約占地殼 的 5，粘土的主要成分也是硅酸鹽。粘土的種類很多，常見的有高嶺土和一般粘土，前者含雜質(zhì)較少，后者含雜質(zhì)較多。硅酸鹽組成的表示方法硅酸鹽的種類很多，構(gòu)造簡(jiǎn)潔，無論是自然的還是人工制成的硅酸鹽，其組成的表示方法有兩種。 化學(xué)式法： 一般用于組成較簡(jiǎn)潔的硅酸鹽。如：硅酸鈉 NaSiO ； 硅酸鈣CaSiO2323 氧化物法：常用的表示方法。 如：鎂橄欖石MgSiO2MgOSiO242高嶺石Al(SiO)(OH) AlO2SiO2HO22 542 322

11、正長(zhǎng)石(2KAlSiO )KOAlO6SiO3 822 32說明：用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成時(shí)，各氧化物的排列挨次為： 硅酸鈉硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃，它是一種礦物膠，具有粘合性?！韭?lián)想發(fā)散】1硅的復(fù)原性比碳強(qiáng)，而碳在高溫下能從二氧化硅中復(fù)原2非金屬單質(zhì)與強(qiáng)堿溶液反響一般不生成氫氣，而硅與氫氧化鈉等強(qiáng)堿溶液 3非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反響，而硅不但與氫氟酸反響，而 4酸性氧化物一般不與酸發(fā)生復(fù)分解反響，而二氧化硅卻能與氫氟酸 反響，生成四氟化硅和水5無機(jī)酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸卻難溶于水6 在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)，二氧化碳與硅酸鈉反響生成碳酸鈉和硅酸沉淀在 高溫下碳酸鈉與

12、二氧化硅反響生成硅酸鈉和二氧化碳，其緣由是在高溫條件下，生成的 二氧化碳離開反響體系而使反響進(jìn)展到底。無機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料 玻璃原料：生產(chǎn)一般玻璃的主要原料是純堿Na2C3，石灰石CaC和石英SiO2。主要設(shè)備：玻璃熔爐反響原理：將粉碎混勻的原料加強(qiáng)熱使之熔化，發(fā)生簡(jiǎn)潔的物理化學(xué)變化，冷卻即成玻璃。其中主要化學(xué)反響是：CaCO3+ SiO2高溫 CaSiO3+ CO 2NaCO + SiO 高溫 NaSiO + CO 232232CaSiONaSiOSiO3232熔化在一起得到的物質(zhì)，其物質(zhì)的量之比為1：1：4，因此玻璃可表示為：Na OCaO6SiO 。22主要性質(zhì)：硬而脆，受熱時(shí)在確定溫度范圍內(nèi)漸漸軟化，沒有確定的熔點(diǎn)，故作玻璃態(tài)物質(zhì)，耐酸腐蝕HF。水泥一般水泥的主要成分為硅酸三鈣3CaSiO，硅酸二鈣2CaSiO和鋁酸三鈣223CaOAlO等。2 3水泥的特點(diǎn)是水泥具有水硬性，與水?dāng)v和攪拌并靜置后，很簡(jiǎn)潔凝固變硬?；炷潦侵杆?、沙子和碎石的混合物，混凝土常用鋼筋作構(gòu)造，這就是通常所說的鋼筋混