硅与无机非金属材料

3.情感态度与价值观目标:
通过对作为计算机、光通信等高科技关键材料的硅、二氧化硅等无机非金属材料的学习，利用学生对高科技的浓烈兴趣，激发学生对化学的兴趣。
【重点、难点】
硅、二氧化硅的主要性质
【预习提纲】
一、单质硅和半导体材料
1、无机非金属材料主要包括：、、等，、
、属于传统非金属材料。
2、半导体材料指导电能力介于和之间的一类材料。
最早使用的半导体材料是，现已成为应用广泛的半导体材料。
3、硅的物理性质
单质硅有和两种。
晶体硅是色，有光泽、硬而脆的固体。
4、硅的化学性质：
常温下：
加热条件下：
5、硅的用途
硅用于制造，此外硅合金可用于制造。
二、二氧化硅与光导纤维
1、二氧化硅广泛存在于自然界中，、的主要成分就是二氧化硅。
2、二氧化硅的组成和性质
3、光导纤维（了解）
（1）光导纤维概念
（2)成分
（3)原理
【课堂小结】
本节课重点介绍了硅及二氧化硅的存在、结构、性质、用途及制备的相关问题。
单质硅：硅元素在自然界化合态；常温很稳定，高温与氧气反应；用在半导体及合金工业上。
二氧化硅：自然界形式多样；具有酸性氧化物的通性和自己的特性；用途很广泛。
当堂巩固
D．加热到一定温度时，硅能与氧气反应
7.光纤通信70年代后期发展起来的一种新型通信技术，目前长距离光纤通信系统已投入使用，光纤通信的光学纤维是由下列哪种物质经特殊工艺制成的( )
A．碳B．石英C．锗D．硅
8．硅、二氧化硅的化学性质很不活泼，几乎所有的酸都不与其反应，但有一种酸能够和二者发生反应，这种酸是（）
【讨论】
1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸(HF)?
实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞,你知道是为什么吗?
2、二氧化硅和二氧化碳同为正四价非金属的氧化物，他们的性质存在哪些差异
二氧化碳
二氧化硅
物质分类
与碱性氧化物的反应
与碱的反应
与水的反应
与酸的反应
【阅读】教材109页了解光导纤维回答以下问题（1）光导纤维概念（2)成分（3)原理
2、硅的化学性质：
常温下，
硅的化学性质，除，，之外的物质一般不反应。
【了解】Si+2F2= SiF4Si+4HF = SiF4+2H2
Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2
加热条件下，
与氧气的反应方程式。
该反应转移个电子，硅的价态为。
【讨论】通过以上学习，什么原因使硅取代锗成为广泛使用的半导体材料？
1．常温下不能与硅反应的是（）
（A）氢氟酸（B）氟气（C）氢氧化钠溶液（D）氯气
2．不能直接由氧化物和水生成的酸是（）
（A）H2SO4（B）H2SO3（C）H2SiO3（D）H2CO3
3、生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2，要检验是否存在这两种杂质，最好选用（）
（A）水（B）盐酸（C）烧碱浓溶液（D）硫酸钠
3、硅的用途：
，。
4、粗硅的制备方程式。
（从氧化还原角度分析反应方程式，注意产物）
【小资料】：硅芯片、大规模集成电路及相应的计算机技术都需要有高纯度的硅才能实现，所以需要对粗硅进行提纯：
Si（粗硅）+2Cl2======SiCl4SiCl4+2H2======Si（高纯硅）+4HCl
【引入】生活中最常见的还是二氧化硅即石英、沙子的主要成分
2由四氯化硅得到高纯硅的化学方程式____________________________________。
第四章第1节硅与无机非金属材料
【教学目标】
1.知识技能目标:
掌握硅、二氧化硅的物理化学性质，粗硅的制法。认识硅、二氧化硅作为无机非金属材料的特性及其用途。
2.方法与过程目标:
学习从不同的角度出发对常见材料进行分类的方法，能根据同一类别不同物质的性质归纳出该类物质的通性，并能运用通性简单预测其他物质的性质。
水晶玻璃石英坩埚
二、二氧化硅与光导纤维
1、二氧化硅的组成及物理性质
存在：
组成：由和组成，个数比为。
2、二氧化硅的性质
物理性质：状态，溶解性，硬度，导电性。
【讨论】从物质分类角度，预测二氧化硅的化学性质
总结：
酸性氧化物的通性：*与水反应；
*与碱反应：
与碱性氧化物反应：
与部分盐反应：
特性：与氢氟酸反应
此反应的用途：
①KOH溶液②盐酸③水玻璃（硅酸钠溶液）④氢氟酸⑤澄清石灰水⑥硝酸⑦NaOH溶液
6、氯碱工业中，通过电解饱和食盐水可获得氢氧化钠、氢气、氯气。其中氯气用途十分广泛，除用于净水、环境消毒外，还用于生产盐酸、聚氯乙烯、氯苯等。
氯气用于生产半导体材料硅的流程如下:
1石英砂的主要成分是_____________________________，在制备粗硅时，焦炭的作用是_________________________________________________。
4．①盐酸、②浓硫酸、③氧气、④氢氟酸、⑤氢氧化钾溶液中，能与地壳中含量第一和第二的两元素形成的化合物起化学反应的是（）
A．①②B．④⑤C．②④D．③④
5．实验室可用广口瓶贮存固体试剂，细口瓶中存放液体试剂，但是有些试剂必须贮存在具有橡胶塞的玻璃试剂瓶中。以下物质必须贮存在具有橡胶塞的玻璃试剂瓶中的是：
C．都能与固体碳酸钠及焦炭反应D．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨
3．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是
A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
【阅读】107、108页教材，了解硅的存在和物理性质：
1、硅的存在
自然界存在形态：，地壳当中元素含量居第位。
单质硅有和两种同素异形体。
（从组成的角度看，晶体硅和无定形硅之间是什么关系？还有哪些物质具有相同的关系？）
2、硅的性质：
物理性质：色，态，质地，导电性。
【讨论】利用所学过初中原子结构知识及非金属元素的性质，预测硅的化学性质。
4、下列物品或设备：①水泥路桥、②门窗玻璃、③水晶镜片、④石英钟表、⑤玛瑙手镯、⑥硅太阳能电池、⑦光导纤维、⑧计算机芯片。所用材料为SiO2或要用到SiO2的是（）
A．⑥⑧B．①②⑦⑧C．①②③④⑤⑦D．全部
5．作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下面关于硅的叙述中，正确的是（ ）
A．硅的活泼性比碳强，只有在高温下才能跟氢气起化合反应
A．浓盐酸B．硫酸C．硝酸D．氢氟酸
课后拓展
1.下列关于碳和硅的叙述中,不正确的是( )
A.+4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应B.单质在加热时都能与氧气反应
C.氧化物都能溶于水生成相应的酸D.碳和硅两种元素都有能导电的单质2．下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是（）
A．都能溶于水，所得溶液呈酸B．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应
B．硅是构成矿物和岩石的C．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在
D．硅在电子工业中，是重要的半导体材料
6．关于硅的说法不正确的是
A．晶体硅是非金属元素，它的单质是灰黑色的有金属光泽的固体
B．晶体硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
（1）二氧化硅晶体由和构成，晶体中硅原子和氧原子的个数之比是______，它的高，大，透明二氧化硅晶体俗称水晶，水晶常用来制造和等。
光导纤维的主要成分：
（2）化学性质：
酸性氧化物：
特性：
3、二氧化硅的用途：
【教学过程】
从现实生活中硅元素的存在引入课题
瓷器水晶太阳能电池板沙滩
一、单质硅和半导体材料
【方法介绍】：研究物质主要从存在、结构、性质、制备、用途等几个角度加以考虑。