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第四章 元素與材料世界 第1講 硅 無機(jī)非金屬材料,考點(diǎn)突破,基礎(chǔ)梳理,課堂演練,基礎(chǔ)梳理 抓主干 固雙基,知識(shí)梳理,一、硅單質(zhì)與半導(dǎo)體材料 1.硅元素 (1)存在形態(tài):在自然界中以 態(tài)形式存在。 (2)含量:在地殼中的含量?jī)H次于氧,居第二位。 2.單質(zhì)硅 (1)同素異形體: 和無定形硅。 (2)物理性質(zhì):晶體硅是 色、有金屬光澤、硬而脆的固體。,化合,晶體硅,灰黑,,(4)制備與提純,,(3)化學(xué)性質(zhì),(5)用途:做 材料、制合金。,半導(dǎo)體,【斷一斷】 (1)單質(zhì)硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧稀? ) (2)單質(zhì)硅常用做半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維。( ) (3)常溫下,單質(zhì)硅不與任何酸反應(yīng)。( ) (4)碳單質(zhì)的還原性大于硅單質(zhì)。( ) (5)硅單質(zhì)能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)置換出H2。( ) (6)硅單質(zhì)不存在同素異形體。( ),答案:(1)√ (2) (3) (4) (5)√ (6),二、二氧化硅與光導(dǎo)纖維 1.存在 在自然界中主要存在:沙子、石英、水晶。 2.物理性質(zhì):熔點(diǎn) ,硬度 。,高,大,3.化學(xué)性質(zhì),,4.用途 制造電子部件、光學(xué)儀器、光導(dǎo)纖維,生產(chǎn)水泥、玻璃等。,【想一想】 有人認(rèn)為SiO2既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng),所以認(rèn)為它是一種兩性氧化物,你同意這種看法嗎? 答案:不同意。因?yàn)镾iO2只與氫氟酸反應(yīng),并且生成的物質(zhì)也不是鹽,這是氫氟酸的特性,與其他的酸不反應(yīng),SiO2是一種酸性氧化物。,三、硅酸鹽與無機(jī)非金屬材料 1.硅酸(H2SiO3) 硅酸 溶于水,酸性比H2CO3 ,受熱易分解。 2.硅酸鹽 (1)表示方法 硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜,多用氧化物的形式表示它們的組成,如硅酸鈉(Na2SiO3)寫成Na2OSiO2,鉀云母(KH2Al3Si3O12)寫成 。 (2)硅酸鹽制品的性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,熔點(diǎn) ,大都難溶于水(Na2SiO3等例外)。,難,弱,K2O3Al2O36SiO22H2O,較高,純堿、石灰石、石英,4.新型無機(jī)非金屬材料 如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷、壓電陶瓷。,【練一練】 下列關(guān)于無機(jī)非金屬材料的說法中不正確的是( ) A.傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料 B.新型無機(jī)非金屬材料克服了傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的許多缺點(diǎn) C.高溫結(jié)構(gòu)材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等 優(yōu)點(diǎn) D.傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料和新型無機(jī)非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽,D,自主整理,1.兩種物質(zhì)用途:硅用于制作芯片,二氧化硅用于制作光纖。 2.四大特殊反應(yīng) (1)非金屬硅與強(qiáng)堿反應(yīng)生成氫氣; (2)非金屬硅與氫氟酸反應(yīng)生成氫氣; (3)酸性氧化物二氧化硅與氫氟酸反應(yīng); (4)碳與二氧化硅高溫下反應(yīng)制粗硅生成一氧化碳。 3.三種傳統(tǒng)硅酸鹽材料:水泥、玻璃、陶瓷。,考點(diǎn)突破 解疑難 提知能,考點(diǎn),典例引領(lǐng),硅及其化合物的特性、CO2與SiO2的比較,判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”): (1)(2014年海南化學(xué))Si和SiO2都用于制造光導(dǎo)纖維。( ) (2)(2014年海南化學(xué))玻璃容器可長(zhǎng)期盛放各種酸。( ) (3)(2014年江蘇化學(xué))晶體硅熔點(diǎn)高、硬度大,可用于制作半導(dǎo)體材料。( ) (4)(2013年廣東理綜)高溫下用焦炭還原SiO2制取粗硅。( ) (5)(2013年廣東理綜)SiO2可與HF反應(yīng),因而氫氟酸不能保存在玻璃瓶中。( ),答案:(1) (2) (3)√ (4)√ (5)√,歸納總結(jié),【特別提示】 與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成H2的固體單質(zhì)有Al和Si(不考慮Na等與水反應(yīng)的活潑金屬),高溫條件下能夠從水中置換出氫氣的非金屬單質(zhì)為C,這些特征反應(yīng)常作為推斷題的突破口。,跟蹤訓(xùn)練,下列說法不正確的是( ) A.(2014年天津理綜)NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃 試劑瓶中 B.(2014年四川理綜)硅膠可作袋裝食品的干燥劑 C.(2012年廣東理綜)SiO2有導(dǎo)電性,所以SiO2可用于制備光導(dǎo)纖維 D.(2012年新課標(biāo)全國(guó)理綜)單質(zhì)硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧?C,課堂演練 試身手 強(qiáng)素能,基礎(chǔ)題組,1.(2015山西陽泉質(zhì)檢)英國(guó)兩位科學(xué)家因在石墨烯材料領(lǐng)域有卓越研究而獲得諾貝爾獎(jiǎng)?？茖W(xué)家預(yù)測(cè),該材料有可能代替晶體硅在電子工業(yè)的地位,從而引發(fā)電子工業(yè)的新革命。目前晶體硅在電子工業(yè)中的作用是( ) A.制光導(dǎo)纖維 B.制耐高溫材料 C.做半導(dǎo)體 D.制光學(xué)儀器,C,2.二氧化硅(SiO2)又稱硅石,是制備硅及其化合物的重要原料。下列說法正確的是( ) A.SiO2既能與HF反應(yīng),又能與NaOH反應(yīng),屬于兩性氧化物 B.瑪瑙和紅寶石的主要成分都是SiO2,SiO2和Si都是制造半導(dǎo)體的材料 C.高溫下SiO2能與Na2CO3反應(yīng)放出CO2,說明H2SiO3的酸性強(qiáng)于H2CO3 D.Na2SiO3溶液中加入鹽酸可制備硅酸膠體,D,3.(2015湖北八校聯(lián)考)下列關(guān)于材料的說法不正確的是( ) A.太陽能電池板中的硅在元素周期表中處于金屬與非金屬的交界位置 B.二氧化硅可用做光導(dǎo)纖維 C.石英玻璃耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿,可用來制造化學(xué)儀器 D.Si3N4是一種新型無機(jī)非金屬材料,可用于制造發(fā)動(dòng)機(jī),C,答案:①ACE ②DE ③B ④E ⑤AE,高考題組,1.下列關(guān)于碳、硅及SiO2說法中正確的是( ) A.(2013年福建理綜)石英只能用于生產(chǎn)光導(dǎo)纖維 B.(2013年浙江理綜)碳有多種同素異形體,而氧不存在同素異形體 C.(2012年天津理綜)二氧化硅與酸堿均不反應(yīng) D.(2011年山東理綜)硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在,D,2.(2013年海南化學(xué))硅在地殼中的含量較高。硅及其化合物的開發(fā)由來已久,在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。回答下列問題: (1)1810年瑞典化學(xué)家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵時(shí),得到一種“金屬”。這種“金屬”可能是 。 (2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料。其中,生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有 。 (3)高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料。工業(yè)上提純硅有多種技術(shù)路線。其中一種工藝流程示意圖及主要反應(yīng)如下:,①用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化硅,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ;碳化硅又稱 ,其晶體結(jié)構(gòu)與 相似。 ②在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中,SiHCl3大約占85%,還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表,提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和 。 ③SiHCl3極易水解,其完全水解的產(chǎn)物為 。 (4)氯堿工業(yè)可為上述工藝生產(chǎn)提供部分原料,這些原料是 。,答案:(1)含有硅、碳的鐵合金(或硅鐵) (2)石英砂、純堿和石灰石,(4)H2、HCl,