高中化学第四章元素与材料世界第1节硅无机非金属材料学案（2）鲁科版必修1

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1、第1节硅无机非金属材料知识•巧学•升华一、无机非金属材料无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料。材料品种示例乡水泥和其他胶凝材料硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、石膏等陶瓷黏土质、长石质、滑石质和骨灰质陶瓷等耐火材料硅质、硅酸铝质、高铝质、镁质、辂镁质等7)1.$$玻璃硅酸盐、硼酸盐、氧化物、硫化物和卤素化合物玻璃等搪瓷钢片、铸铁、铝和铜胎等多孔材料硅藻土、蛙石、沸石、多孔硅酸盐和硅酸铝等碳素材料石墨、焦炭和各种碳素制品等非金属矿黏土、石棉、石膏、云母、大理石、水晶和金刚石等高频绝缘材料氧化铝、氧化披、滑石、镁橄榄石质陶瓷、

2、石英玻璃和微晶玻璃等铁电和压电材料钛酸钦系、错钛酸铅系材料等Xil磁性材料猛-锌、镰-锌、镭-镁、锂-猛等铁氧体、磁记录和磁泡材料等导体陶瓷钠、锂、氧离子的快离子导体和碳化硅等a.$$半导体陶瓷钛酸顿、氧化锌、氧化锡、氧化锐、氧化链等过渡金属元素氧化物系材料等光学材料化铝石榴石激光材料，氧化铝、氧化化透明材料和石英系或多组分玻璃的光导纤维等高温结构陶瓷高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物生物陶瓷长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体材料等二、半导体材料与单质硅1.半导体材料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。

3、使用最早的半导体材料是错（Ge）。使用最广泛的半导体材料是硅（Si）。常见的半导体材料还有镣（Ga）.钾？（Se）、呻化稼（GaAs）等。2.硅（1）硅的存在自然界中无天然存在的硅单质，硅元素通常存在于SiO?和硅酸盐中。硅单质都是人工制得的。“［晶体硅无定形硅（非晶体硅）（2）硅的物理性质晶体硅是灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体。记忆要诀金属光泽灰黑硅，半导材料硬而脆。(3)硅的化学性质①常温下，Si的化学性质不活泼，常温下，Si跟强酸不反应。但能发生下列反应:Si+2F2——SiFiSi+4HF——SiFit+2出tSi+2MOH+H

4、2O——Na2SiO3+2H2f②加热条件下，Si能跟某些非金属反应：Si+02ASi02Si+2Cl2ASiC14常温下，Si"是气体，SiCh是液体，SiO?是固体。(4)硅的制取SiO2+2C高温Si(粗)+2C0tSi（粗）+2C12ASiCliSiCh+2H2高温Si(纯)+4HC1(5)硅的用途晶体管、集成电路、硅整流器硅＜太阳能电池硅合金［鴛器铁芯［硅钢三、二氧化硅和光导纤维1.Si02的物理性质和结构Si02熔点高、硬度大。透明的石英品体就是水品，常用来制造电子部件和光学仪器。要点提示Si02广泛存在于自然界中，沙子、石英

5、的主要成分都是Si02o2.Si02的结构SiO?晶体是由Si原子和0原子构成的。每个0原子周围连接着2个Si原子，成直线型。每个Si原子周围连接着4个0原子，构成以Si原子为中心的正四面体型，4个0原子分别位于正四而体的4个顶点上(虚线示型)：Si每个Si原子通过0原子与周围的4个Si原子连接着，形成1个大的正四面体(虚线示型):每个最小的Si—0原子环上有12个原子(6个Si原子和6个0原子)，该Si—0原子环上的原子不在同一平面上。要点提示注意此处空半格去掉SiO2晶体中的0原子，所得即为Si晶体；将Si晶体中的Si原子看作C原子，

6、所得即为金刚石晶体。1.SiO2的化学性质(1)SiO2具有酸性氧化物的通性，是H2SiO3的酸酊一一硅酊。①跟碱反应生成盐和水：2NaOH+Si02——Na2SiO3+II2O玻璃中含有Si02,但光滑的玻璃与NaOH不反应，而磨砂的玻璃能与NaOH(aq)等碱溶液反应。②跟碱性氧化物反应生成盐：CaO+SiO2高温CaSiO；｛,(2OH"+Si0,——SiC^~+氏0)(2)Si02的特性①SiOz能跟氢氟酸反应：SiO2+4HF—SiF.it+2比0②SiO?不溶于水，也不跟水反应：H2.O+SiO：!——H；!SiO3(X)2.

7、SiQ的用途石英表中的压电材料高性能的现代通信材卑——光导纤维制造硅晶体的原料5.二氧化碳和二氧化硅的比较酸性氧化物构成物理性质化学性质C02C02分子气体熔沸点低，溶于水酸性氧化物与IbO反应生成碳酸SiO2硅原子，氧原子，无SiO2分子固体熔沸点高；硬度大，不溶于水酸性氧化物不与IL0反应，能与氢氟酸反应四、硅酸盐与无机非金属材料1.硅酸盐的表示方法硅酸盐通常表示为氧化物形式：金属氧化物•非金属氧化物・水。金属性活泼的元素的氧化物要排在前面。2.玻璃(1)生产普通玻璃的主要原料：纯碱、石灰石和石英。(2)生产普通玻璃的主要反应原理：N

8、/COs+SiO2高温N&2SiO3+CO2tCaCO：j+SiO2咼温CaSi()3+CO2t(3)普通玻璃的主要成分:Na2SiO3>CaSiOn和SiO?。(4)形形色色的玻璃①有色玻璃