年高考化学 第3单元第11讲 含硅矿物与信息材料课件 苏教.ppt

第11讲含硅矿物与信息材料一、半导体材料硅和二氧化硅1．半导体材料与单质硅(1)半导体材料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锗现被广泛使用的半导体材料是硅它在地壳中的含量仅次于氧。(2)单质硅有晶体硅和无定形硅两种晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。(3)自然界中没有游离态的硅常见的化合态的硅有SiO2和硅酸盐。工业上用焦炭在电炉中还原SiO2得到粗硅化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑。(4)硅常温下性质稳定只能与F2、HF、NaOH溶液反应。①在空气中燃烧：Si＋O2SiO2。②与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。(5)硅的工业制法：有关化学方程式SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑Si＋2Cl2SiCl4SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl。2．二氧化硅(1)原子晶体具有正四面体结构不溶于水。(2)二氧化硅的化学性质。①与碱反应：如与NaOH反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。②与盐反应：如与CaCO3反应：SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑。与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。③与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3。④与HF反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(用于雕刻玻璃)不与其他酸反应。⑤与C反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑。自然界中的石英、玛瑙(含杂质的石英)的主要成分都是SiO2。3．光导纤维(1)主要成分：SiO2。(2)用途：通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控、医疗器械等。(3)优点：耐腐蚀、传送量大、损耗少、抗干扰等。硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件还可制成太阳能电池；利用硅的合金可用来制造变压器铁芯和耐酸设备等。二氧化硅是制造高性能通讯材料——光导纤维的重要原料；石英用来制造石英电子表、石英钟较纯净的石英用来制造石英玻璃石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器；水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品和眼镜片等；玛瑙用于制造精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品。二、硅酸、硅酸盐1．硅酸(1)性质硅酸是难溶于水的弱酸其酸性比碳酸弱硅酸不能使紫色石蕊试液变红色。①硅酸不稳定受热易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。②硅酸能与碱溶液反应如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。③硅酸在水中易聚合形成胶体。浓度较小时——无色透明溶液；浓度较大时——凝胶。硅酸凝胶干燥脱水→硅酸干胶又称硅胶吸附水分能力强常用作干燥剂也用作催化剂的载体。(2)制备硅酸可通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得反应的化学方程式为：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。2．硅酸盐(1)硅酸盐种类很多常见的可溶性硅酸盐如硅酸钠Na2SiO3水溶液俗称水玻璃是一种无色黏稠液常用作黏合剂、耐火材料及防腐剂。硅酸盐是一类结构复杂的物质一般都不溶于水。化学性质很稳定通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。(2)用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成。①硅酸钠：Na2SiO3Na2O·SiO2；②硅酸钙：CaSiO3CaO·SiO2；③高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3·2SiO2·2H2O。特别提醒：硅酸盐由于组成比较复杂常用氧化物形式来表示。氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。氧化物前计量数配平原则：除氧元素外其他元素按配平前后原子个数守恒原则配平计量数。注意事项：①氧化物之间以“·”隔开；②计量数配置出现分数应化为整数。本部分要特别记住的知识点是硅酸不能由二氧化硅与水反应得到要了解硅酸的制备。2．传统无机非金属材料(1)普通水泥①主要原料：石灰石、黏土。②主要成分：硅酸三钙3CaO·SiO2、硅酸二钙2CaO·SiO2、铝酸三钙3CaO·Al2O3。③主要性能：水硬性。(2)普通玻璃①主要原料：纯碱、石灰石、石英。②主要化学方程式：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑