2022年高考化學一輪復習硅無機非金屬材料教案魯科版必修1

1、認真愛心認真-認真愛心認真- 1-1 節(jié) 硅 無機非金屬材料半導體材料與單質硅半導體材料半導體材料特指導電力氣介于導體和絕緣體之間的一類材料。最早使用的半導體材料是鍺，但因其含量低，提煉工藝簡潔，價格昂貴，而不適合廣泛使用。目前廣泛使用的半導體材料是硅元素，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，儲量豐富。常見的有晶體硅和無定形硅等形式存在。單質硅存在：自然界中無單質硅，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：單質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，熔點很高141，是

2、良好的半導體材料?；瘜W性質：OClHSOHNOF222432HFSi + 2NaOH + HO NaSiO+ 2H；Si + 2FSiF；Si + 4HF SiF2H42223224在加熱時純硅與某些非金屬單質發(fā)生反響。如研細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，用碳在高溫下復原二氧化硅的方法可制得含有少量雜質的粗硅，將粗硅提純后，可以得到半導體材料的高純硅。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，耐酸設備等?！緦W問鏈接】半導體材料的用途物質的電阻率介于導體和絕緣體之間電阻率在 103108歐姆厘米之間時，為半導體。半導體材料可以制造出具有各種功能的半導體器件來取代真空管用來整流、 檢波、放大，并有縮小電子設備體積、減輕重量、延長壽命、耐沖擊、效率高和牢靠性 好等優(yōu)點。用半導體材料制成的集成電路還可以將成千上萬個分立的晶體管、電阻、電 容等電子元件融為一體，使上述優(yōu)點得到進一步發(fā)揮，廣泛應用于通訊、電訊、電子計 算機中。另外，超純硅對紅外光有很高的透過力氣，可以用以制作紅外聚焦透鏡，對紅 外輻射目標進展夜間跟蹤、照像、追擊。利用半導體的導電力氣

4、隨溫度的上升或光線的 照耀而有顯著的增大的特性，可以做成自動把握用的熱敏元件(如熱敏電阻等)和光敏元件。半導體材料是制作太陽能電池的主要材料半導體材料還可制成激光二極管，用于 激光通訊、測距和空間導航等方面。二氧化硅與光導纖維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，含有有色雜質的石英晶體叫做瑪瑙。另外二氧化硅也是構成巖石 的重要成分。2、二氧化硅的物理性質純潔的二氧化硅晶體呈無色，熔點高，硬度大，不溶于水，也不溶于其他一般的溶劑。3、二氧化硅的化學性質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

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，具有弱的氧化性，如在高溫時，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)代通訊材料光導纖維。26、光導纖維光導纖維，簡稱“光纖璃細絲。假設將很多根經過技術處理的光纖繞在一起，就得到我們常說的光纜。光導纖維是 用石英玻璃制造的，制作時需要較高的技術，它傳導光的力氣格外強。如1000 米長的單模光271.5510000.2分貝假設利用光纜通訊，能同時傳輸大量信息。光纖通信的優(yōu)點有：信息容量大，一條光纜通路可同時容納10 億人通話，也可同時傳送多套電視節(jié)目。光纖的抗干擾性能好，不發(fā)生電輻射，通訊質量高，能防竊聽。光纜質量小而且細，不怕腐蝕，鋪設便利。光纖通信損耗低，適合遠距離信息傳輸

8、。另外，光導纖維在醫(yī)學上也有很重要的應用。目前在醫(yī)學領域，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去的，它不產生熱輻射，能減輕病人的苦痛。在光導纖維的一頭裝著精巧小巧的微型鏡頭，可將胃內的狀況傳到體外拍攝下來或顯示在屏幕上。光導纖維在醫(yī)學上的另一個重要應用是通過微細的光纖將高強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”不用切開皮膚和切割肌肉組織，而且切割部位準確，手術效果好。除此以外，光導纖維還可用于信息處理、傳能傳像、遙測遙控、照明等很多方面?！緦W問鏈接】多姿多彩的光纖光纖內窺鏡：束狀光導纖維能對圖像進展傳遞、分解、合成和修正等醫(yī)用內窺鏡能直接

9、插入人體某個部位進展檢查，而不會引起病人苦痛與不舒適感。在工業(yè)生產中， 利用內窺鏡檢查一些由于各種緣由而不能翻開的系統(tǒng)的內部構造，使生產能照常進展。 已從最初在軍艦和飛機上應用，延長到軍事的各個領域，包括長距離光纖傳輸系統(tǒng)、戰(zhàn) 術光纖通信網(wǎng)絡系統(tǒng)、雷達防范系統(tǒng)、空戰(zhàn)指揮及把握系統(tǒng)、和制導系統(tǒng)等等。光纖裝潢藝術：光纖裝潢是用不同的光纖依據(jù)設計需要組成不同的外形，如光纖廣告顯示屏、光纖盆景、光纖舞臺裝置及光纖工藝品等。它們具有亮度適宜、顏色嚴峻、圖案細膩、造型驚異，集光、電、聲于一體等特點。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，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。硅酸鹽與無機非金屬材料硅酸鹽硅酸鹽在自然界中的存在硅酸鹽是構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，前者含雜質較少，后者含雜質較多。硅酸鹽組成的表示方法硅酸鹽的種類很多，構造簡潔，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。 化學式法： 一般用于組成較簡潔的硅酸鹽。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、正長石(2KAlSiO )KOAlO6SiO3 822 32說明：用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成時，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硅的復原性比碳強，而碳在高溫下能從二氧化硅中復原2非金屬單質與強堿溶液反響一般不生成氫氣，而硅與氫氧化鈉等強堿溶液 3非金屬單質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，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展到底。無機非金屬材料傳統(tǒng)無機非金屬材料 玻璃原料：生產一般玻璃的主要原料是純堿Na2C3，石灰石CaC和石英SiO2。主要設備：玻璃熔爐反響原理：將粉碎混勻的原料加強熱使之熔化，發(fā)生簡潔的物理化學變化，冷卻即成玻璃。其中主要化學反響是：CaCO3+ SiO2高溫 CaSiO3+ CO 2NaCO + SiO 高溫 NaSiO + CO 232232CaSiONaSiOSiO3232熔化在一起得到的物質，其物質的量之比為1：1：4，因此玻璃可表示為：Na OCaO6SiO 。22主要性質：硬而脆，受熱時在確定溫度范圍內漸漸軟化，沒有確定的熔點，故作玻璃態(tài)物質，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水泥的特點是水泥具有水硬性，與水攙和攪拌并靜置后，很簡潔凝固變硬?；炷潦侵杆?、沙子和碎石的混合物，混凝土常用鋼筋作構造，這就是通常所說的鋼筋混