硅-二氧化硅系统的性质说课讲解
硅和二氧化硅的结构-概述说明以及解释
硅和二氧化硅的结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:硅是一个非金属元素，属于周期表中的第14族，原子序数为14，化学符号为Si。
它在自然界中广泛存在于矽酸盐和硅氧石等化合物中。
硅具有良好的导电性和光伏特性，因此在半导体器件、太阳能电池等领域有着广泛的应用。
同时，由硅与氧元素形成的化合物二氧化硅，也就是常说的硅石英，是一种重要的无机化合物，具有稳定的结构和优良的物理化学性质。
本文将探讨硅和二氧化硅的结构特点，以及它们在科学研究和工业应用中的意义。
1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分中，我们将对硅和二氧化硅的重要性进行概述，介绍本文的目的和意义，以及文章的整体结构安排。
在正文部分，我们将首先深入探讨硅的结构，包括其原子结构、物理性质和化学性质，以便读者了解硅的基本特性。
接着，我们将详细讨论二氧化硅的结构，包括其分子结构、结晶结构以及在不同应用领域中的应用情况。
最后，在结论部分，我们将总结硅和二氧化硅的结构特点，探讨它们在科学研究和工业应用中的重要性，同时展望未来的研究方向，为读者提供对这一领域的更深入了解和思考。
1.3 目的本文旨在深入探讨硅和二氧化硅的结构特点，分析其原子、分子和结晶结构，探讨其物理性质和化学性质。
通过对硅和二氧化硅结构的详细描述和分析，旨在帮助读者更深入地理解这两种物质在科学研究和工业应用中的重要性和价值。
同时，本文还将展望硅和二氧化硅在未来可能的研究方向，为相关领域的科研工作者提供一定的参考和启示。
通过本文的阐述，希望能够激发更多对硅和二氧化硅结构的研究和探索，推动相关领域的发展和进步。
2.正文2.1 硅的结构硅是地球上最丰富的元素之一，它的原子序数为14，电子排布为2, 8, 4。
在周期表中，硅位于第三周期、14族元素。
硅的原子结构具有四个价电子，因此每个硅原子可以形成四个共价键。
硅原子通过共价键形成硅晶体，硅晶体的晶格结构为菱面体结构。
硅的物理性质表现为高硬度、高熔点、高电阻率等特点。
《基础化学》课件——硅及二氧化硅化合物的性质和用途
二氧化硅的性质
物理性质 化学性质
熔点高，硬度大，不溶于水。 不与除氢氟酸以外的酸发生反应，可以与碱性氧化物以及强碱反应。
SiO2 + 2NaOH ===== Na2SiO3 + H2O
Na2SiO3 又名水玻璃
注意
玻璃的主要成 分为二氧化硅，因此 当用玻璃瓶盛装氢氧 化钠时不能用玻璃塞 而是橡胶塞，以免长 期存放氢氧化钠与其 作用生成硅酸钠把玻 璃塞和瓶口粘在一起。
第六部分
二氧化硅的用途
二氧化硅的用途
主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、 搪瓷、耐火材料、气凝胶毡、硅 铁、型砂、单质硅、水泥等。
在古代，二氧化硅也用来制作瓷器 的釉面和胎体。
硅的物理性质和化学性质 硅和二氧化硅的用途
主讲教师： 黄修莲
主讲教师： 黄修莲
课后思考
比较硅和二氧化硅的性质 和用途
硅的用途
硅的用途
高纯半导体 有机硅化物
耐高温材料 硅铝合金
光导纤维通信材料
被广泛应用于航 空航天、电子电气、建 筑、运输、能源、化工、 纺织、食品、轻工、医 疗、农业等行业。
四部分
二氧化硅
二氧化硅
硅常见的化合物有二氧化硅和各种硅酸盐 。
砂粒
玛瑙
水晶
天然二氧化硅
叫硅石，是一种坚硬难溶的固体。
第五部分
Si + 2OH⁻+ H2O ===== SiO2²⁻ + 2H2↑
与金属材料的反应
硅还能与钙、镁、铜、铁、铂、铋等化合，生成相应的金 属硅化物。
硅
化学性质非常稳定的非金属元素，由于远古剧烈变化时期整个地球都处于高温状态， 单质硅都形成了同样也非常稳定的硅的化合物，所以自然界中没有硅单质。
硅和二氧化硅PPT课件 人教课标版
3、二氧化硅的物理性质
晶体硬度大, 熔点高, 难溶于水
4、二氧化硅的性质：不活泼
酸酐的特性：
①与碱性氧化物反应
SiO2+CaO=CaSiO3
② 与强碱反应：
SiO2+2NaOH=Na2SiO3 +H2O
实验室有六种试剂，根据 它们各自的性质，必须选择适 当的试剂瓶盛放，请在对应的 各种试剂瓶和所装试剂之间进 行连线。
试剂 二氧化硅 氢氧化钠溶液 硝酸银晶体 氢氟酸 浓硫酸 氯水
试剂瓶 细口磨口塞 广口瓶 棕色细口磨口塞 细口橡皮塞 棕色广口瓶 细口塑料瓶
硅酸及硅酸盐
(1)硅酸：硅酸、原硅酸都不溶于水，属 于弱酸，其酸性比碳酸弱：
拆分原则
要领：两边原子个数守恒， 格式：金属氧化物、二氧化硅、水 顺序：金属按活动顺序表
习题1： 结合二氧化硅的性质， 考虑下列试剂应怎样保存？ 氢氟酸、氢氧化钠、硅酸钠、 浓硫酸、硝酸银、溴水、
高锰酸钾溶液、酒精
习题2； 写出下列方程式: 二氧化硅与氧化铅共熔 过量碳与二氧化硅高温加热 炽热的碳中通入水蒸气 碳和氧化钙共热
SiO2+C=Si+2CO↑ 高温 Si+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si+4HCl
五、二氧化硅
1、存在 硅石 玛瑙 水晶 石英 分为:晶体(石英和水晶)和无定形(硅藻土)
2、二氧化硅的晶体
分析：
晶体中每个硅原子通过共价键与周围4 个氧原子结合成正四面体形结构单元, 硅原子之间通过氧原子连接,晶体中所 有原子成一种空间网状结构
③与盐反应：
硅与二氧化硅教学设计实验
硅与二氧化硅教学设计实验一、实验目的本实验旨在通过对硅及其氧化物二氧化硅的研究，深入了解硅的性质、结构与应用。
通过实验，学生将能够掌握硅与二氧化硅的基本性质，了解其在工业生产与科学研究中的重要应用。
二、实验原理1. 硅的性质硅是一种化学元素，属于非金属元素，其化学符号为Si。
硅具有类似于碳的属性，是地壳中含量较多的元素之一。
硅的原子结构稳定，具有四个价电子，可以形成稳定的共价键。
2. 二氧化硅的产生与性质二氧化硅是硅的氧化物，化学式为SiO2。
二氧化硅可以通过将硅与氧气反应而生成，也可以从硅矿石中提取。
二氧化硅具有高熔点、低热导率和化学稳定性等特点，因此在高温、高压等条件下具有广泛的应用。
三、实验步骤1. 准备实验器材和保护用具，包括试管、试剂瓶、燃烧器、安全眼镜、手套等。
2. 将一定量的硅片加入试管中，用燃烧器对硅片进行加热。
3. 观察硅片的变化，记录其颜色、形状、质地等性质变化。
4. 将加热后的试管中产生的气体通入蒸馏水中，观察气泡并收集生成的气体。
5. 将得到的气体与酸性溶液反应，观察化学反应现象并记录。
6. 将产生的气体通入石灰水中，观察气泡并记录。
四、实验结果与分析1. 硅片经过加热后会发生明显的变化，颜色由淡红色逐渐转变为灰白色，形状由片状变成颗粒状。
2. 管中产生的气体为二氧化硅（SiO2），通过通入酸性溶液的反应可进一步证明其为二氧化硅。
五、实验讨论通过本实验，我们可以看到硅在高温条件下发生氧化反应，生成二氧化硅。
这一实验结果可以进一步验证硅的性质和化学反应。
二氧化硅是一种重要的无机材料，在工业生产和科学研究中具有广泛的应用。
例如，在玻璃制造过程中，二氧化硅是不可或缺的原料。
此外，二氧化硅还可用于制备高纯度硅材料、光学材料和电子器件等。
因此，通过对硅与二氧化硅的实验研究，可以深入了解其性质及应用。
六、实验总结通过本次实验，我们对硅与二氧化硅有了更深入的了解。
硅是一种非金属元素，具有类似于碳的属性。
硅和二氧化硅课件
二氧化硅在半导体工业中常作为介质 材料，用于制造光掩膜和光刻胶等。
在半导体工业中，硅的纯度要求极高 ，需要达到99.999999999%。
陶瓷和玻璃工业
01
硅和二氧化硅在陶瓷和 玻璃工业中是重要的原 料。
02
硅可以用于制造陶瓷餐 具、陶瓷制品和耐火材 料等。
03
二氧化硅可以用于制造 玻璃，其纯度越高，透 明度越好。
硅和二氧化硅PPT课件
目 录
• 硅的物理和化学性质 • 二氧化硅的物理和化学性质 • 硅和二氧化硅的应用 • 硅和二氧化硅的未来发展
01
硅的物理和化学性质
硅的物理性质
01
02
03
04
灰黑色固体
硅在常温下呈灰黑色固体，具 有金属光泽，但与金属不同，
硅并不具有延展性。
高熔点
硅的熔点很高，约为2303K， 这一特性使得硅在常温下不易
物，常温下为液体或气体。
02
二氧化硅的物理和化学性质
二氧化硅的物理性质
硬度
二氧化硅是地壳中第二硬的物质，仅次于金 刚石。
光学性质
二氧化硅具有高折射率，可以用于制造光学 仪器和眼镜片等。
稳定性
二氧化硅在常温下稳定，不于水，也不与 水反应。
电学性质
二氧化硅是一种半导体材料，可用于制造电 子器件和太阳能电池等。
环境友好型技术
环保性能
硅和二氧化硅作为一种无机非金属材料，具有较高的稳定性 和耐久性，不易受到环境因素的影响。同时，硅和二氧化硅 的生产过程中产生的废弃物较少，对环境的影响较小。
绿色生产
随着环保意识的不断提高，硅和二氧化硅的生产过程也在不 断优化，向着更加绿色、环保的方向发展。例如，采用新型 的合成方法、优化生产工艺等手段，降低生产过程中的能耗 和废弃物排放。
高中化学-硅和二氧化硅-教材分析
教材分析
1、教材的内容
本节教材由两部分内容组成。
依次按“硅单质和二氧化硅→硅酸、硅酸盐→”顺序编排，重点介绍SiO2的性质和用途。
本节教材可用两个课时完成，本课内容为第一课时。
从内容安排来看，两部分知识都强调先让学生根据身边的例子和书本大量的彩图感性认识相关的性质，作出猜测，然后通过实验或例子得出性质，有利于吸引学生的兴趣和接受新的知识。
硅及其化合物在材料科学和信息技术等领域有广泛的用途，在半导体、计算机、建筑、通讯以及宇宙航行、卫星等方面大显身手，因此它们的应用前景十分广阔；硅酸盐工业在经济建设和日常生活中有着非常重要的地位。
因此选取硅作为材料家族中的元素的开篇。
硅是地壳的基本骨干元素，硅及其化合物在材料科学和信息技术等领域的应用前景十分广阔，硅酸盐工业在经济建设和日常生活中有着非常重要的地位，所以介绍硅及其化合物，突出了它在社会发展历程中、在科学现代化中的重要性和应用价值。
学生通过对硅的学习为以后学习元素化合物知识内容打下良好的基础。
2、教材的地位与作用
《硅无机非金属材料》是鲁科版高中化学必修一第四章第一节的内容，本节是常见无机物及其性质等知识的继续，通过本节的学习也为学习元素周期律奠定了基础。
硅及其化合物是学生在日常生活中所熟悉的物质，硅在非金属材料、信息技术、光电技术等领域有着十分广泛的应用；这就更加突出了它在社会发展历程中、信息化社会中的重要性、广泛性和应用的前瞻性；通过硅及其化合物知识的学习，学生对生活中常见的物质有了进一步的了解与认识，开阔了眼界，更加密切了化学与生活，化学与社会的联系。
3、教学重点和难点：
硅、二氧化硅的化学性质，硅材料的发展对人类进步的贡献。
高二化学硅和二氧化硅PPT教学课件
相应练习（一）
已知硅与强碱氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2
现把11.5g钠和4.2g硅同时投入100g水中，在标况下 可收集到H2多少L？（提示：与Si反应的NaOH是过 量的）
解：
Na—1/2H2 23 1/2×22.4 11.5 X
Si—2H2 28 2×22.4 4.2 Y
一、硅（Si）
硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体
（一）性质
1、灰黑色，有金属光泽，硬而 脆的固体
2、熔、沸点高、硬度大 3、晶体硅是良好的半导体
常温下，硅的化学性质不活泼， 除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其 他物质如：氧气、氯气、硫酸等 起反应，但在加热情况下，硅也 能跟一些非金属反应。
硅晶体结构隧道扫
X＝
1 2
×22.4×11.5
＝5.6L
23
Y=(4.2 ×2 ×22.4)/28=6.72(L)
V（H2）=5.6+6.72=12.32(L)
（二）存在
在自然界中，没游离态的硅，以化合态存在，例如： 硅酸盐等，在地壳中含量居第二位。
（三）用途
集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以 制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。
集成电路
晶体管
硅橡胶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ四）制备
工业上：
SiO2
+C 粗硅 高温
+Cl2 高温
SiCl4 精馏+H2 高温
Si
高温
SiO2+2C ==
2CO+Si(含杂质的粗硅)
高温
Si+2Cl2 == SiCl4
硅和二氧化硅说课稿改编版
硅和二氧化硅说课稿各位同学、老师：大家好！今天我说课的内容是人教版高中化学第一册第七章第二节“硅和二氧化硅”。
下面我将分别从教材分析、教学方法设计、教学流程设计、板书设计四个方面进行说课。
一、教材分析1.教材的地位和作用本章节选自全日普通高级中学教科书（必修）《化学》第一册第七章第二节，本节教材是在介绍了“物质结构元素周期律”以及“碳族元素”的基础上，进一步认识硅和二氧化硅的晶体结构、性质和用途，联系之前所学碳族元素以及碳和二氧化碳的知识来学习硅和二氧化硅的新知识。
因此，联系前面所学知识，设计这节课意在着重培养学生对知识的迁移能力以及归纳总结知识的能力，充分培养学生学习的主动性和思考的习惯，尝试运用所学知识和方法来发现身边的化学。
2.教学目标综合高中化学大纲及新课标的要求以及联系学生的实际情况，确立教学目标：（1）知识与技能①了解硅在自然界中的存在形式②掌握硅的性质、用途和工业制法③掌握二氧化硅的性质及用途④掌握硅酸的性质、用途和制备（2）过程与方法①通过多媒体了解硅与二氧化硅的物理性质②向学生提问，并让其回答、讨论等（3）情感态度与价值观①培养学生讨论、阅读自学、归纳总结知识和知识迁移的能力②培养学生仔细观察、实事求是的精神③提高学生分析问题和解决问题的能力3.教学重点和难点（1）教学重点：硅、二氧化硅的化学性质以及硅和二氧化硅等相关的反应方程式（2）教学难点：碳与硅以及二氧化碳与二氧化硅的化学性质的联系与区别和硅酸的制备，硅的制法反应中生成物为一氧化碳却不是二氧化碳二、教学方法设计1.教法本节知识点繁多，要讲解三类物质即硅、二氧化硅和硅酸的性质及用途等，而且知识点较为分散。
较为特殊的是本次课程中所涉及的反应物都不是常见物质，而且反应现象不是非常明显，所以在本章节教学中没有安排实验，这会让学生学习起来较为乏味、枯燥。
因此本节教学采用讲授法和启发对比教学，并辅以多媒体进行教学，以丰富学生的视觉感官。
高中化学《硅和二氧化硅》的教案设计
高中化学《硅和二氧化硅》的教案设计高中化学《硅和二氧化硅》的教案设计作为一名为他人授业解惑的教育工作者，时常会需要准备好教案，编写教案有利于我们弄通教材内容，进而选择科学、恰当的教学方法。
我们该怎么去写教案呢？以下是小编精心整理的高中化学《硅和二氧化硅》的教案设计，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。
教学目标1.使学生了解硅的结构特点、性质、用途、存在及制备方法。
2.使学生了解二氧化硅的存在、性质和用途。
3.培养学生对知识归纳、总结和探究的能力。
教学重点硅和二氧化硅的化学性质教学难点培养学生对知识的归纳、总结和探究的能力课时安排一课时教学方法引导、探究、对比、练习教学用具投影仪两条干燥的布条或线绳（其中一条在硅酸钠溶液中预先浸过）、酒精灯、火柴教学过程［引言］请大家看课本彩图中的硅单质照片。
［师］别看它看起来灰溜溜，它自己及它的化合物的作用却是大得很。
大到高科技领域，小到我们的周围，到处都有硅及其化合物的踪影。
当今电子工业的飞速发展，更是与人们对硅的性质的认识息息相关。
本节课，我们就来学习硅及其化合物的有关知识。
［板书］第二节硅和二氧化硅［过渡］首先，我们来认识一下元素含量居于自然界第二的硅单质的性质。
［板书］一、硅（Si）［师］请大家阅读课本P145的第一、二自然段，总结出硅的存在形态、结构特点、物理性质等方面的内容。
［学生阅读］［问］硅元素以什么形态存在于自然界？硅元素主要存在于什么物质里？［生］硅以化合态存在于自然界，硅元素主要存在于地壳的各种矿物和岩石里。
［问］硅有几种同素异形体？分别是什么？［生］硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。
［问］为什么晶体硅的熔沸点高、硬度大？［生］因为它的结构类似于金刚石。
［问］硅的导电性怎样？［生］介于金属与非金属之间，是半导体。
［师］很好。
以上内容我们可总结如下：［板书］以化合态存在于自然界，有两种同素异形体。
（1）物理性质：熔、沸点高，硬度大，半导体。
硅和二氧化硅教案
硅和二氧化硅教案硅和二氧化硅教案第二节硅和二氧化硅Ⅰ、教学目标1. 进一步运用元素周期律知识学习同主族元素及化合物性质的方法，并运用这些方法学习硅和二氧化硅。
2. 掌握硅和二氧化硅的重要性质和用途Ⅱ、教学重点和难点：（1）重点：二氧化硅的化学性质（2）难点：二氧化硅的化学性质Ⅲ、教学用品：多媒体二、二氧化硅(SiO2)二氧化硅与二氧化碳都是第ⅣA族元素形成的最高价氧化物，它们的性质是否相同呢？二氧化碳的物理性质是：常温常压下是无色无味的气体，能溶于水，密度比空气大。
化学性质是：本身不燃烧，一般情况下也不支持燃烧，能与水反应生成碳酸，能与碱反应，是酸性氧化物。
比较二氧化碳与二氧化硅的物理性质。
1．物理性质它是一种坚硬难熔的固体，不溶于水。
二氧化硅的化学性质与二氧化碳相比，是不是也有这么大的差异呢？阅读课本有关内容，并填写下表。
2．化学性质22从上表可以看出，二氧化硅能与碱反应生成相应的盐和水，是一种酸性氧化物，它不能溶于水得到相应的酸——硅酸。
硅酸只能通过间接方法得到（硅酸比碳酸弱，可通过硅酸盐与碳酸反应制得）。
酸性氧化物一般不与酸发生化学反应，而二氧化硅却能与氢氟酸发生反应，这也是工业上用氢氟酸雕刻玻璃的反应原理，属二氧化硅的特性。
我们可总结出二氧化硅的主要化学性质为：已知玻璃中含有SiO2，回答为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？（因为SiO2是酸性氧化物，能和碱起反应，容易使瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。
）二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石，天然二氧化硅也叫硅石。
砂子的主要成分就是二氧化硅，石英的'主要成分也是二氧化硅，水晶是纯度较高的二氧化硅。
请大家看课本有关内容，了解它们的用途。
并总结出来。
3．用途二氧化硅可用来做光导纤维；石英可用来做石英钟、石英表，耐高温的石英玻璃；水晶可以用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品、眼镜片等，玛瑙为含有有色杂质的石英，可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品等。
硅与二氧化硅 ppt课件
4
氧48.6%
硅26.3%
5 6
7 铝7.73% 8
PPT课件
95
在元素周期表中，C、Si 的位置
PPT课件
6
硅的性质
硅存在形态
晶体 无定形
（1）物理性质：
晶体硅是灰黑色、有 金属光泽、熔点、沸点都 很高，硬度大的固体。
导电性介于导体和绝缘体之间
常温下硅单质的化学性质不活泼
PPT课件
7
硅的结构
不溶于水的酸性氧化物能与氢氟酸反应17二氧化碳二氧化硅状态物理性质不反应siosio222naoh2naohnana22siosio33hh22oosiosio22caocasiocaocasio33熔点高硬度大siosio224hfsif4hfsif442h2h22人工降雨灭火等装饰石英坩埚光纤不反应不反应只与hfhf反应反应33coco22184419此课件下载可自行编辑修改供参考
与水 反应
CO2+H2O=H2CO3
不反应
化
与碱 反应
学 与碱
性 质
性氧 化物 反应
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2+Na2O=Na2CO3
SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋ H2O
CO2+CaO=CaCO3
SiO2＋CaO=CaSiO3
与酸 反应
不反应
只与HF反应
SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O
同时每1个O原子周围结 合2个Si原子相结合。
四面体结构
二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，用
SiO2来表示二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,
不是分子式是化学式。
PPT课件
硅和二氧化硅说课稿
硅和二氧化硅说课稿各位评委、老师：大家好！今天我的说课内容是高一化学第七章第二节《硅和二氧化硅》。
下面我将分别从教材分析、教学方法、课堂结构设计、教学媒体设计、教学过程设计、教学评价设计六个方面对本堂课进行说明。
一、教材分析1．教材的地位及作用本章节选自全日制普高教科书《化学》第一册第七章第二节，本节教材是在介绍了“碳族元素”的基础上，进一步的认识硅和二氧化硅的晶体结构、性质和用途，联系碳的知识来学习硅的新知识。
联系二氧化碳的知识来学习二氧化硅的新知识。
2．教学目标依据大纲要求及学生的实际情况，确立教学目标如下：（1）能力目标：①了解硅在自然界中的存在形式②硅是否有同素异形体③硅的性质、用途和工业制法④二氧化硅的性质和用途（2）情感目标：①进一步培养学生观察、发现、空间想象的能力②培养学生计论、阅读自学、归纳总结知识点的能力③提高学生分析问题和解决问题的能力。
（3）德育目标：①培养学生空间想象能力，运用知识解决实际问题的能力②培养学生仔细观察、实事求是的科学精神。
3．教学重点和难点（1）教学重点：硅、二氧化硅（2）教学难点：碳与硅化学性质的联系与区别,硅的制法反应中生成物为一氧化碳而不是二氧化碳；二氧化碳和二氧化硅的化学性质的联系与区别。
二、教学方法设计1、教法：本节的知识点多，要介绍四类物质的性质和用途，比较的分散，并且教材中没有安排实验，使学生学习起来比较乏味，因此本节教学采用启发对比教学，辅以多媒体丰富学生的感观视觉。
2．学法：培养学生的自学能力以及知识的迁移能力、归纳总结能力。
3．教具：模型、多媒体。
三、课堂结构设计1、自然界中存在形式。
2、硅是否有同素异型体？硅→3、硅的主要物理性质？4、化学性质为什么不活泼？硅有那些化学性质？5、工业上如何生产硅？6、用途↓1、二氧化硅的性质二氧化硅→2、二氧化硅的用途↓归纳小结↓课堂练习↓布置作业在教学过程中，学生是一个积极的探究者，教师的作用是要形成一种学生能够探究的情境，帮助学生形成丰富的想象，让学生成为学习的主体，以培养学生能力为中心，以提高课堂教学质量为目标。
《无机非金属材料的主角——硅》 说课稿
《无机非金属材料的主角——硅》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《无机非金属材料的主角——硅》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析本节课选自人教版高中化学必修 1 第四章第一节。
硅及其化合物在材料科学和信息技术等领域有着广泛的应用，在社会生产、生活中占据着重要地位。
通过对硅的学习，不仅可以使学生了解硅的性质和用途，还能为后续学习元素周期律和化学键等知识打下基础。
教材首先介绍了硅在自然界中的存在形式，然后依次讲解了硅单质、二氧化硅和硅酸的性质和用途。
内容编排上注重知识的系统性和逻辑性，同时也注重联系实际，激发学生的学习兴趣。
二、学情分析学生在初中阶段已经对碳及其化合物有了一定的了解，具备了一定的元素化合物知识基础。
在必修 1 前面的章节中，学生也学习了氧化还原反应、离子反应等知识，具备了一定的理论基础。
但是，硅及其化合物的性质对于学生来说相对陌生，需要通过实验和多媒体等手段帮助学生理解和掌握。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）了解硅在自然界中的存在形式。
（2）掌握硅单质、二氧化硅和硅酸的主要性质和用途。
（3）了解硅及其化合物在信息技术、材料科学等领域的应用。
2、过程与方法目标（1）通过实验探究，培养学生的观察能力、实验操作能力和分析问题的能力。
（2）通过对硅及其化合物性质的学习，培养学生的归纳总结能力和逻辑思维能力。
3、情感态度与价值观目标（1）通过了解硅及其化合物在生产生活中的广泛应用，激发学生学习化学的兴趣，培养学生热爱科学的情感。
（2）通过对硅的性质和用途的学习，使学生认识到化学与社会、生活的密切联系，培养学生的社会责任感。
四、教学重难点1、教学重点（1）硅单质、二氧化硅和硅酸的性质。
（2）硅及其化合物在生产生活中的应用。
2、教学难点（1）二氧化硅的结构与性质的关系。
（2）硅及其化合物之间的转化关系。
硅和二氧化硅课件
有机硅化合物
硅在有机化学中广泛应用，例如硅 橡胶、硅油等。
二氧化硅的应用领域
1
建筑和建材
二氧化硅广泛应用于水泥、玻璃纤维等建筑材料，提供强度和耐久性。
2
食品和药品工业
二氧化硅用作防潮剂、流动助剂和药品的包覆剂，提高产品的质量和稳定性。
3
化妆品和个人护理
二氧化硅用于化妆品的表面处理，提供柔滑质感和抗 氧化制备
3 溶胶-凝胶法
硅通过冶炼石英矿石或冶炼 冶金硅得到晶体硅。
通过高温氧化反应制备二氧 化硅，包括化学气相沉积和 热氧化法。
通过溶胶-凝胶过程制备纳 米二氧化硅。
硅和二氧化硅的市场前景
硅的市场前景
随着新能源和电子行业的发展，硅需求将持续增长。
二氧化硅的市场前景
硅：多元性
硅具有多种晶体结构，可以形成不同的化合物和材料，具有良好的导电性和光学性能。
二氧化硅：高温稳定性
二氧化硅在高温下具有良好的热稳定性，适用于高温工艺和耐火材料的制备。
硅的应用领域
半导体制造
硅用于制备半导体材料，是电子行 业的关键组成部分。
太阳能电池板
硅制备的太阳能电池具有高效转换 率和可靠性，是清洁能源的重要组 成部分。
建筑、食品和化妆品等领域对二氧化硅的需求不断增 加。
总结和结论
硅和二氧化硅是重要的无机材料，在半导体、太阳能、建筑和化妆品等领域 具有广泛应用。随着科技和工业的发展，硅和二氧化硅的市场前景将更加广 阔。
硅和二氧化硅
硅和二氧化硅是无机材料的重要组成部分，具有广泛的应用领域。本课件将 介绍它们的概述、特性和性质，以及制备方法和市场前景。
硅和二氧化硅的概述
硅是地壳中第二丰富的元素，常见于石英、硅质岩石和沙子等自然资源中。 二氧化硅是硅最常见的氧化物，具有高熔点、高硬度和化学稳定性等特点。
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界面态密度在禁带中呈“U”形连续分布 在禁带中部，界面态密度较低；在靠近导带底和价带顶 处，界面态密度迅速增加，不再下降。
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减少界面态的方法 合理地选择面原子密度小的晶面，如（100）晶面
上生长SiO2，会减小未饱和的悬挂键的密度，从而 使界面态密度下降 。
通过选择在适当的条件和气氛下对Si-SiO2系统进 行退火，来降低表面态的密度 。
Ea k0T
杂质激活能
磷和硼的 D值 分别为 3106和cm2 / s 1.0 108cm2 / s
而纳则为 5.0cm2 / s
由于Na的扩散系数远远大于其它杂质。根据爱 因斯坦关系，扩散系数跟迁移率成正比，故Na 离子在二氧化硅中的迁移率也特别大。
温度达到100摄氏度以上时，Na离子在电场 作用下以较大的迁移率发生迁移运动。
二氧化硅结构的基本单元是 一个由硅氧原子组成的四面 体；
磷、硼等常以替代位形式居 于四面体的中心；
Na、K等大离子存在于四面 体之间，可以使网络结构变 形，使二氧化硅呈现多孔性， 从而导致Na、K大离子易于 在二氧化硅中迁移或扩散。
一般杂质在二氧化硅扩散时的扩散系数具有以下
形式
D0
D
exp
Na离子的漂移可以引起二 氧化硅层电荷分布的变化， 从而使MOS结构的C-V特 性曲线发生偏移；
漂移量的大小和Na离子的 数量及其在二氧化硅层中 的腹部情况有关
作偏压–温度实验，可以测量二氧化硅中单 位面积上的Na离子电荷量：
QNa CoVFB
SiO2层单位 面积的电容
单位面积钠离子电荷数：
当外加偏压VG变化时，由于能带弯曲程度随之变比，引 起EF相对于界面态能级的位置发生变化。以p型硅为例：
VG<0时，表面层能带向上弯曲，表面处的施主和受主界面 态能级相对于费米能级向上移动： 当靠近价带的施主态的位置移动到EF以上时，大部分施主 态未被电子占据，将显示正电性，因此出现正的界面态附 加电荷； 该正电荷将补偿部分金属电极上负电荷的作用，削弱表面
18
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层中能带的弯曲及空穴的堆积；
VG>0时，表面层能带向下弯曲(如下图)，表面处的施主和 受主界面态能级相对于费米能级向下移动：
当靠近导带的受主态向下移动到EF处时，由于电子占据受 主界面态，表面出现负的界面态附加电荷；
该负电荷也是削弱能带弯曲程度和表面层中的负电荷； 随VG变化，界面态中的电荷随之改变，即界面态发生充 放电效应。
NNa
QNa q
可动钠离子对器件的稳定性影响最大 （1）漏电增加，击穿性能变坏 （2）平带电压增加
如何解决钠离子玷污的问题 （1）把好清洁关 （2）磷蒸汽处理
二氧化硅层中固定电荷有如下特征
电荷面密度是固定的
这些电荷位于Si-SiO2界面20nm范围以内 固定表面电荷面密度的数值不明显地受氧化层厚
E EF k0T
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2. 电子占据受主界面态的分布函数
fsA (EsA )
受主界面
1
1 g
1
exp
EF EsA k0T
态能值
基态简并
度等于4
受主界面态中的空穴数的计算方法同上。
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(二) 界面态电荷随外加偏压VG的变化 由于某些原因(如温度的变化，外加偏压的变化)使半导体
的费米能级相对于界面态能级的位置变化时，界面态上电子填 充的概率将随之变化，因而界面态电荷也发生变化。以外加 偏压VG变化的情形来说明。
1. 二氧化硅中的可动离子 2. 二氧化硅中的固定表面电荷 3. 在硅–二氧化硅界面处的快界面态 4.二氧化硅中的陷阱电荷
二氧化硅中的可动离子有Na、K、H等，其中最主 要而对器件稳定性影响最大的是Na离子。
来源：使用的试剂、玻璃器皿、高温器材以及人体 沾污等
为什么SiO2层中容易玷污这些正离子而且易于在其 中迁移呢？
nsD (EsD ) Ns fsD (EsD )
Ns
单位面积上
1
1 2
1
exp
EsD EF k0T
的界面态数
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若界面态能级在禁带中连续分布，在能值E处单位能
量间隔内单位面积上的界面态数为Nss(E)，则单位面积界 面态上的电子数为：
n E
/ sD
Nss (E)dE
EsD
1
1 2
exp
挂键。不同晶面悬挂键密度不同，(100)面最少。
硅表面的晶格缺陷和损伤，将增加悬挂键的密度， 同样引入界面态。在硅表面处存在杂质等也可以引 入界面态。
这些界面态位于Si-SiO2界面处，所以可以迅速地 和Si半导体内导带或价带交换电荷，故此称为“快 态”。
界面态分为两种：
界面态能级被电子占据时呈现电中性，而施放了电 子之后呈现正电性，称为施主型界面态
若能级空着时为电中性而被电子占据时带上负电荷， 即称为受主型界面态
界面态能级被电子或空穴所占据的概率，与半导体 内部的杂质能级被电子占据的概率分布相同
1. 电子占据施主界面态的分布函数
fsD (EsD )
施主界面
1
1 g
1
exp
EsD EF kபைடு நூலகம்T
态能值
基态简并 度等于2
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若界面能值为EsD，则单位面积界面态上的电子数为：
度 高出钠离子漂移温度（127度）时，这些固定的表面电荷密 度有所增加。
平带电压
VFB
Q fc C0
考虑金属和半导体功 函数差的影响
VFB
Q fc C0
Vms
单位表面积的固定 正电荷数目
N fc
Q fc q
r00
qd0
VFB Vms
指的是在Si-SiO2界面处位于禁带中的能级或能带。 Si-SiO2系统中位于两者界面处的界面态来自于悬
S会i-受Si高O能2系粒统子在，器这件些工电艺磁，辐测射试通或过应氧用化中层常时常， 可以在氧化层中产生电子－空穴对。在偏压 作用下，电子－空穴对中的电子容易运动至 外中加的陷偏阱置电陷路落形而成运电动流不，到而电空极穴中即去被 ，那SiO么2氧层 化层就带上了正电荷，这就是陷阱电荷。
度或硅中杂质类型以及浓度的影响
固定电荷面密度与氧化和退火条件，以及硅晶体 的取向有很显著的关系
过剩硅离子是固定正电荷的来源
域氧是化不这SiO充些2分电与而荷硅缺出结氧现合，在的产S地i-生方Si过，O剩2极界的易面硅出2离0现n子SmiO范2层围中以的内缺，陷这及个区 实验证明，若在硅晶体取向分别为[111]、[110]和 [的1固00定]三表个面方电向荷生密长度S之iO比2时约，为他3:们2:的1。硅–二氧化硅结构中 将氧离子注入Si-SiO2系统界面处，在450度进行处 理，发现固定表面电荷密度有所下降 将MOS结构加上负栅偏压进行热处理实验发现，当温