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高纯二氧化硅是一类极为重要的光电子材料,

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光电子器件材料考核试卷

光电子器件材料考核试卷
3.硅是制造光电二极管的主要材料之一。（）
4.光电探测器的灵敏度与光吸收系数成反比。（）
5.透明导电材料必须同时具备高电导率和低透光率。（）
6.光隔离器可以保证光信号在光纤通信系统中不会发生反射。（）
7.量子点的发光效率与其尺寸大小无关。（）
8.光波导可以用于实现光信号的传输和路由。（）
9.有机发光材料在光电子器件中的应用主要是制造LED。（）
3. A,B,C
4. A,B,C
5. B,D
6. A,B,C
7. A,B
8. A,B
9. C,D
10. B,D
11. A,D
12. A,B
13. A,B,C
14. A,C
15. B,C
16. A,D
17. A,B,C,D
18. A,B,C
19. A,B,C,D
20. A
三、填空题
1.硅锗(SiGe)
A.硅(Si)
B.砷化镓(GaAs)
C.聚合物
D.玻璃
18.在光电子器件中，以下哪些因素影响光电转换效率？()
A.光吸收系数
B.载流子寿命
C.载流子迁移率
D.器件结构
19.以下哪些材料适用于光电探测器？()
A.硅(Si)
B.砷化镓(GaAs)
C.硫化镉(CdS)
D.碲化镉(CdTe)
20.哪些材料在光电子器件中具有压电性质？()
16.用于光存储的有机发光材料，其特点是什么？()
A.高热稳定性
B.高电导率
C.可逆的光致变色性
D.高折射率
17.以下哪种材料适合用于光纤的制备？()
A.硅(Si)
B.硼硅玻璃
C.铝(Al)

二氧化硅的不同纯度的用途

二氧化硅的不同纯度的用途

二氧化硅的不同纯度的用途不同纯度的二氧化硅的用途一、高纯度二氧化硅的用途高纯度二氧化硅是指纯度达到99.9999%以上的二氧化硅，具有极高的纯净度和无杂质的特点，因此在许多高科技领域得到广泛应用。

1. 半导体材料制备：高纯度二氧化硅是制备半导体材料的重要原料。

在半导体工业中，二氧化硅被用作制备硅晶圆的原料，通过特定的工艺将高纯度二氧化硅转化为单晶硅，制备出用于生产集成电路、太阳能电池等器件的硅片。

2. 光纤材料制备：高纯度二氧化硅也是制备光纤材料的重要原料之一。

光纤是现代通信领域的重要组成部分，而高纯度二氧化硅是制备光纤的主要材料之一。

通过特定的制备工艺，将高纯度二氧化硅转化为光纤材料，用于制造传输光信号的光纤。

3. 高温抗腐蚀材料：高纯度二氧化硅具有优异的高温抗腐蚀性能，因此被广泛应用于高温环境下的材料制备。

例如，在航空航天领域，高纯度二氧化硅可用于制备高温陶瓷航天材料，用于制造发动机内部零部件等。

4. 光学材料制备：高纯度二氧化硅是制备光学材料的重要原料。

光学材料广泛应用于激光器、光学镜头、光学仪器等领域。

高纯度二氧化硅可以通过特定的工艺制备出具有高透明度和优异光学性能的材料，用于制备这些光学器件。

5. 医疗材料制备：高纯度二氧化硅也被应用于医疗领域的材料制备。

例如，高纯度二氧化硅可以用于制备医用陶瓷材料，如人工关节、牙科修复材料等。

二、普通纯度二氧化硅的用途普通纯度二氧化硅是指纯度在99%左右的二氧化硅，相对于高纯度二氧化硅来说，其纯度较低，但仍然具有一定的应用价值。

1. 建筑材料制备：普通纯度二氧化硅可以被用作建筑材料的添加剂。

例如，在水泥制备过程中，可以加入适量的二氧化硅，改善水泥的硬化性能和抗裂性能。

2. 涂料材料制备：普通纯度二氧化硅可以被用作涂料材料的添加剂。

例如，在涂料制备过程中，可以加入适量的二氧化硅，增加涂料的附着力和耐磨性。

3. 橡胶材料制备：普通纯度二氧化硅可以被用作橡胶材料的填料。

人教版高中化学必修二5.3.2《新型无机非金属材料》练习题含答案

人教版高中化学必修二5.3.2《新型无机非金属材料》练习题含答案

《新型无机非金属材料》练习题含答案1.硅被誉为无机非金属材料的主角。

下列物品用到硅单质的是( )A.陶瓷餐具B.石英钟表C.计算机芯片D.光导纤维答案C2.“5G”时代的到来，以光导纤维为基础的高速信息通道更加显得重要。

下列物质中用于制造光导纤维的材料是( )A．铜合金B．陶瓷C．硅D．二氧化硅答案 D3． 2019年2月，华为发布了制造出首款5G折叠屏手机的消息。

下列说法错误的是（）A．制造手机芯片的关键材料是二氧化硅B．用铜制作手机线路板利用了铜优良的导电性C．镁铝合金制成的手机外壳具有轻便抗压的特点D．手机电池电极材料碳纳米管是新型无机非金属材料答案 A4.下列关于新型无机非金属材料的说法中，不正确的是( )A．高纯硅可用于制造半导体材料B．压电陶瓷属于新型无机非金属材料，能实现机械能和电能的相互转化C．碳纳米材料的主要成分是碳单质，包含富勒烯、碳纳米管和石墨烯等多种D．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆答案 D5.下列叙述中正确的是( )A．自然界中存在大量的单质硅B．水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅C．二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应D．自然界中硅元素都存在于石英中答案 B6.下列说法正确的是( )A．硅材料广泛应用于光纤通信B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应答案A7.有关高温结构陶瓷和光导纤维说法不正确的是( )A．高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点，但是硬度却远远低于金属材料B．氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料，具有超硬性、耐高温、抗氧化、耐腐蚀，可用于制造火箭发动机C．光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维D．光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听答案 A8．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是( )A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N 4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2 D．硅酸盐中硅、氧原子之间以离子键结合答案 D9．开发新材料是现代科技发展的方向之一。

2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练25硅无机非金属材料

2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练25硅无机非金属材料

课时跟踪练25 硅无机非金属材料[基础巩固]1．(2024·广州执信中学开学考试)文物是承载中华文化的血脉。

下列文物的主要材质属于无机非金属材料的是( )选项 A B C D文物名称明初白釉贴花带盖瓶北宋木雕罗汉像西汉丝质素纱禅衣西汉文帝行玺金印2．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素。

下列有关硅及其化合物的叙述错误的是( )A.高纯硅可以制成计算机、通信设备等的芯片B.硅可以用来生产新型无机非金属材料——光导纤维C.二氧化硅为Si—O共价键形成的三维骨架结构，每个硅原子结合4个氧原子D.氮化硅陶瓷是一种高温结构陶瓷，其化学式为Si3N4解析：选B。

A.高纯硅具有良好的半导体性能，可以制成计算机、通信设备等的芯片，故A正确；B.光导纤维的主要成分是二氧化硅，属于新型无机非金属材料，故B错误；C.二氧化硅为共价晶体，是由Si—O共价键形成的三维骨架结构，其晶体中每个硅原子结合4个氧原子，每个氧原子结合2个硅原子，故C正确；D.氮化硅陶瓷是一种高温结构陶瓷，其中各元素的原子最外层都达到8电子稳定结构，Si原子最外层电子数为4，N原子最外层电子数为5，要形成8电子稳定结构，二者原子个数比为3∶4，即化学式为Si3N4，故D正确。

3．(2024·江门高三调研)琉璃被誉为中国五大名器之首、佛家七宝之一。

下列说法错误的是( )A.琉璃若呈淡绿色，其中可能含有Fe元素B.琉璃烧制材料中含有色水晶，水晶的主要成分是SiC.部分琉璃工艺由玻璃艺术演化而来，一般玻璃属于硅酸盐制品D.琉璃中含许多具有还原性的有色物质，制备过程中应避开接触氯气解析：选B 。

A.琉璃若呈淡绿色，可能含有亚铁离子，A 正确；B.水晶的主要成分是SiO 2，B 错误；C.一般玻璃属于硅酸盐制品，C 正确；D.氯气具有氧化性，琉璃中含有的还原性物质会与其反应，应避开接触，D 正确。

4．下列材料的特性及用途的说法不正确的是( )A.光导纤维传导光的实力很强，是特殊好的通信材料B.氧化铝陶瓷具有两性，不行以用于制作耐高温设备C.氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用于制造轴承D.人造刚玉硬度高，可用于制造刚玉球磨机解析：选B 。

二氧化硅的应用和前景

二氧化硅的应用和前景

二氧化硅的应用和前景二氧化硅（SiO2）是一种无机化合物，由硅（Si）和氧（O）元素组成。

它在自然界中广泛存在，如石英、石英砂和硅藻土等。

二氧化硅有着广泛的应用领域和巨大的发展前景，下面将从材料、电子、医疗、环境和能源等方面探讨其应用和前景。

首先，二氧化硅在材料领域有着广泛的应用。

由于其高硬度、高熔点、化学稳定性和良好的绝缘性，二氧化硅被广泛应用于陶瓷、玻璃、光纤和复合材料等领域。

在陶瓷制造中，二氧化硅可以提高陶瓷制品的硬度和耐热性，使其具备更好的机械性能和耐用性。

在光纤制造中，二氧化硅是制备高纯度光纤的关键材料，其优异的光学和电学性能使得光纤传输成为现代通信技术的支撑。

此外，二氧化硅还可以作为催化剂、填料、涂料和涂层等材料的添加剂，为这些材料赋予特定的性能。

其次，二氧化硅在电子领域的应用前景广阔。

随着信息技术的发展，人们对电子器件的需求越来越高。

二氧化硅作为一种具备良好电绝缘性的材料，被广泛应用于半导体和微电子器件制造。

在半导体工业中，二氧化硅常用作绝缘层或电介质，用于制造金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、金属板石英晶体管（MISFET）和同质结等器件。

在微电子器件制造中，二氧化硅可以作为薄膜或光刻胶的材料，用于制造电路板，提高电路的集成度和性能。

未来，随着电子器件的微型化和高集成度的需求，二氧化硅在电子制造中将扮演更重要的角色。

同时，二氧化硅在医疗领域也有着广泛的应用。

由于其无毒、无害、生物相容性好的特点，二氧化硅常被用于制备医用材料和药物传输系统。

在医疗器械中，二氧化硅可以用于制备人工关节、植入物和牙科材料等，以提高其生物相容性和耐用性。

在药物传输中，二氧化硅可以作为纳米药物传输系统的基础材料，通过改变其表面性质来调控药物的释放速率和稳定性。

此外，二氧化硅还具备吸附性能，可以用于吸附和去除水中的重金属离子和有机污染物，为环境治理提供一种新的解决途径。

最后，二氧化硅在能源领域的应用前景也十分广阔。

高中化学《硅及其化合物》训练题(含答案解析)

高中化学《硅及其化合物》训练题(含答案解析)

高中化学《硅及其化合物》训练题一、单选题（本大题共22小题，共22.0分）1.将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后所得的固体物质是()A. Na2SiO3B. Na2CO3、Na2SiO3C. Na2CO3、SiO2D. SiO22.中国传统文化中的“笔、墨、纸、砚”被称为“文房四宝”。

下列说法错误的是()。

A. 毛笔中羊毫的主要成分是蛋白质B. 墨中炭黑性质稳定可使古代字画长期保存而不褪色C. 宣纸制作工序中的“加碱蒸煮”主要发生化学变化D. 砚石中含有二氧化硅，结构式为O=Si=O3.要将 NaOH 高温熔化，下列坩埚中可选用的是()A. 普通玻璃坩埚B. 石英玻璃坩埚C. 氧化铝坩埚D. 铁坩埚4.高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。

它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。

它可以按下列方法制备：下列说法不正确的是()A. 步骤①的化学方程式为：SiO+C=高温Si+CO2↑2B. 步骤①中每生成1mol Si，转移4mol电子C. 高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料D. SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl35.硅及其化合物应用广泛，下列叙述正确的是()A. 硅酸钠可用于制备木材防火剂B. 水晶项链是硅酸盐制品C. 光导纤维的主要成分是晶体硅D. “华为麒麟980”手机中芯片的主要成分是二氧化硅6.化学与生产、生活、社会密切相关。

下列说法不正确的是()A. 碳纳米管是一种比表面积大的有机合成纤维，可用作新型储氢材料B. 空间实验室的硅电池板将光能直接转为电能C. 在家可用食醋代替CO2来增强漂白粉的漂白性D. “西红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味。

”文中的“气”是指乙烯7.化学与科技、社会、生产密切相关，下列说法错误的是A. 我国出土的青铜礼器司母戊鼎是铜和铁的合金B. 高纯硅具有良好的半导体性能，可用于制光电池C. 港珠澳大桥钢筋表面的环氧树脂涂层属于合成高分子材料D. 火箭推进剂使用煤油−液氧比偏二甲肼−四氯化二氮的环境污染小8.单质及其化合物的转化关系是化学学习的重要内容之一．下列各组物质的转化关系中能通过一步反应完成的是()A. Si→SiO2→H2SiO3→Na2SiO3B. Fe→Fe(OH)3→Fe2O3→Fe(NO3)3C. HCl→Cl2→HClO→NaClOD. Al→Al2O3→Al(OH)3→AlCl39.化学与生产生活密切相关，下列说法错误的是()A. 稀豆浆、淀粉溶液都能产生丁达尔效应B. 低碳生活注重节能减排，尽量使用太阳能等能源代替化学燃料，减少温室气体排放C. 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路”D. “光化学烟雾”、“硝酸型酸雨”的形成都与氮氧化物有关10.下列物质间的转化不能通过一步反应实现的是()A. SiO2→H2SiO3B. HClO→O2C. Fe→FeCl2D. Cu→CuSO411.下列说法正确的是()A. 铵态氮肥可与草木灰混合使用B. 化工产品大多可用作食品添加剂C. 制造光导纤维的主要材料是单质硅D. 碘酒能使蛋白质变性12.化学与社会、技术、环境、生活密切相关，下列有关说法中错误的是()A. 石油裂解、煤的干馏和气化都是化学变化B. 为卫星供电的太阳能帆板(与太阳能电池原理相似)主要由二氧化硅制成C. 碘酒、84消毒液、75%的酒精都可用于消毒D. 汽车远程照灯在前方扬尘上有光亮的通路，说明混有扬尘的空气属于胶体13.“中国名片”中航天，军事、天文等领城的发展受到世界瞩目，它们与化学有着密切联系。

人教版(2019)高中化学必修二 第五章 第三节 无机非金属材料(含答案)

人教版高中化学必修二第五章第三节无机非金属材料基础过关练题组一硅酸盐材料1．我国古代在材料方面取得了突出的成就。

下列材料主要成分不是硅酸盐的是( )A．陶俑 B．琉璃瓦 C．汉白玉 D．青花瓷2．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。

玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是( )A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐3．500多年前，一艘载着天然苏打晶体( Na₂CO₃·10H₂O)的商船在航行中搁浅，船员们便在附近的沙滩上用几块苏打晶体支锅煮饭。

之后他们惊奇地发现，在苏打与沙粒接触的地方出现了许多晶莹发亮的珠子。

回答下列问题：(1)沙滩上沙粒的主要成分为____（填化学式）。

(2)上述晶莹发亮的珠子可能是____（填字母）。

A．水晶颗粒 B．无水碳酸钠C．晶体硅 D．玻璃珠(3)生成该珠子时发生反应的化学方程式为____。

(4)氢氟酸是HF的水溶液，可与Si0₂反应生成SiF₄和H₂O。

氢氟酸常用作玻璃的蚀刻剂，原因是____（用化学方程式表示）。

题组二晶体硅的制备方法4．高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。

它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。

可以按下列方法制备：下列说法不正确的是 ( )A．步骤①的化学方程式为Si0₂+C Si+CO₂↑B．步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol电子C．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料D.SiHCl₃（沸点33.0℃）中含有少量的SiCl₄(沸点67.6℃)，通过蒸馏（或分馏）可提纯SiHCl₃5．（2019河南商丘九校高一上期末联考）由二氧化硅制高纯硅的流程如下，下列说法中错误的是 ( )A.SiHCl₃的摩尔质量为135.5 gB.H₂和HCl均可循环利用C.Si0₂是一种坚硬难熔的固体D．①②③均属于氧化还原反应题组三新型无机非金属材料6．我国已跨入“互联网+”时代，而“互联网”的建设离不开无机非金属材料硅。

高一化学寒假作业 09 无机非金属材料主角-硅(解析版)


C．SiO2＋2OH－===
＋H2O 与 CO2＋2OH－===
＋H2O
D．SiO2＋2C
Si＋2CO↑与 SiO2＋ Na2CO3
Na2SiO3＋CO2
【答案】B
【解析】A 中都是高温固相反应，生成气体是反应趋于完全的条件，原理相同，不合题意；B 中前者属于高
温固相反应，生成二氧化碳气体是反应趋于完全的条件，后者是溶液中的强酸制弱酸的复分解反应，原理 不同，符合题意；C 中都是酸性氧化物与碱的反应，原理相同，不合题意；D 中两个反应表面原理不一样， 前者是氧化还原反应，后者是非氧化还原反应。但本质上两种反应都属于高温固相反应，生成气体是反应 趋于完全的条件，原理相同，不符合题意。 7.下列关于二氧化硅的说法正确的是( ) A．二氧化硅溶于水显酸性 B．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 C．二氧化硅是制造光电池的材料 D．二氧化硅制作的玻璃纤维丝，可用作光导纤维 【答案】D 【解析】二氧化硅是一种不溶于水的酸性氧化物，与酸(如硫酸、硝酸等)不能反应，但二氧化硅能与氢氟酸 反应而溶解；光电池的材料是硅，光导纤维的材料是二氧化硅。 8.下列说法正确的是( ) A．因 SiO2 不溶于水，故 H2SiO3 不是 SiO2 对应的酸，或者说 SiO2 不是 H2SiO3 的酸酐 B．CO2 通入 Na2SiO3 溶液中可以得到硅酸 C．因为高温时 SiO2 与 Na2CO3 反应生成 CO2，故硅酸的酸性比碳酸强 D．硅的性质稳定，所以在自然界中可以以游离态存在 【答案】B 【解析】 酸酐不一定溶于水；SiO2＋Na2CO3CO2↑＋Na2SiO3 的反应发生条件是高温，生成 CO2 气体从体 系中逸出，才保证了此反应的发生，不是通常的强酸制弱酸的原理；自然界中 Si 无游离态。 9.纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是( )

二氧化硅在电子领域中的应用

二氧化硅在电子领域中的应用二氧化硅是一种无色、无味的化合物，也是地球上最常见的化学元素之一。

它的化学式为SiO2，它与电子器件制造领域息息相关。

在今天的高科技产业中，二氧化硅在电子器件中扮演着非常重要的角色。

1. 二氧化硅在半导体工业中的应用半导体工业是二氧化硅在电子领域的主要应用之一。

半导体元件需要高度纯净的二氧化硅进行制造。

为了生产半导体元件，电子工厂需要用化学气相沉积技术或物理气相沉积技术将高度纯净的二氧化硅沉积到硅片的表面上。

硅片表面的二氧化硅可以形成用于电子传导的薄层，从而保护电子器件内部的电路。

2. 二氧化硅在LCD制造中的应用在LCD制造过程中，需要将高度纯净的二氧化硅沉积到玻璃基板表面上，制成透明的电介质。

这种电介质可以帮助构建液晶显示器的电路，并提高屏幕像素密度和显示分辨率等参数。

同时，二氧化硅对于光学波长有着非常好的透明性，确保了LCD的高画质显示效果。

3. 二氧化硅在集成电路(CPU)中的应用集成电路(CPU)是电子计算机的核心部件之一。

在集成电路制造中，二氧化硅被用作制造半导体工艺中的光罩。

光罩用于在硅片上阴极回路刻画位置，刻画出光滑平顺的电路形状，从而提高微小电子器件的可靠性和性能。

4. 二氧化硅在纤维光学领域中的应用二氧化硅作为一种硬质材料，不仅可以用于制造电子器件，在纤维光学领域也有着很广泛的应用。

由于其较 high index 的折射率和低损耗特性，二氧化硅被广泛应用在制造光纤、光纤功分器、激光中，用于传送和处理红外和激光光信号。

5. 二氧化硅在电容器制造中的应用电容器是一种常用的电子补偿设备，用于电路的储能和过滤。

为了满足特定电容器的电学要求，生产电容器时需要选择不同种类、粒径和适当的二氧化硅材料。

经过特制处理后，二氧化硅可以成为电容器中用于填充的重要材料。

6. 二氧化硅在太阳能电池中的应用在太阳能电池制造中，半导体材料起到了非常重要的作用。

一些半导体材料，如硅，可以通过光子(光子与电子的相互作用)将光转化为电能。

中考题原创：世界“光纤之父”高锟院士 答案和解析

中考题原创：世界“光纤之父”高锟院士学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．世界“光纤之父”英籍华人科学家高锟，最先提出以玻璃纤维传导光信号的基础理论。

硅玻璃的高纯度净化可实现远距离传输全真的光信号，硅Si元素的原子序数为14，相对原子质量为28，则下列的正确说法是（）A．硅元素是一种金属元素B．硅元素在地壳中含量最多C．硅原子的中子数为14 D．硅原子核外电子数为28二、多选题2．硅及其化合物在材料领域中应用广泛。

下面有关硅的叙述中正确的是（）A．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应B．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的元素含量处于第二位C．硅的性质很稳定，能以单质形式存在于地壳中D．硅在电子工业中，是最重要的半导体材料三、填空题3．光纤信息的传输材料采用纤细、透明的玻璃纤维制成，进行远距离传导大容量的光信号，则称为“光导纤维”（光纤）。

制造普通玻璃时，将纯碱、石灰石和石英等原料粉碎后加强热，制得硅酸盐混合物。

（1）已知石英的主要成分是二氧化硅，则二氧化硅的化学式____，硅元素的化合价为_____。

（2）制造普通玻璃时其中主要的反应是二氧化硅分别与碳酸钙、碳酸钠发生反应生成硅酸盐和二氧化碳，则写出其中一个化学方程式__________________。

4．“光纤之父”高锟院士与合作者在1965年发表利用极高纯度的玻璃作为媒介、传送光波作为通讯之用的基础理论，四年之后，第一根实用性光缆问世。

用作半导体材料的硅质量分数可达99.999 999 999%%，这种硅称为高纯硅，则高纯硅属于_______，（选“混合物”或“纯净物”），因为完全纯净的物质是没有的，通常指的纯净物是____________。

四、综合应用题5．华裔科学家高锟因提出“以高纯度的石英玻璃制造光纤”，获得2009年诺贝尔奖。

从20世纪中叶开始，硅成了信息技术的关键材料，是目前应用最多的半导体材料。

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高纯二氧化硅是一类极为重要的光电子材料，广泛应用于半导体、光纤通汛、激光和航天等高技术领域。

随着这些领域的迅速发展，对高纯二氧化硅中杂质含量的要求更为严格，对高纯二氧化硅的需求量亦日益增加。

目前我国所需的高纯二氧化硅大部分依赖进口。

因此，采用石英砂提纯技术，获得高纯二氧化硅，是满足我国高技术领域对高纯硅需求的有效途径，对促进我国国民经济发展具有重要的意义。

目前提纯石英砂的主要方法可以分为物理方法和化学方法两种。

1 物理方法物理方法主要是水洗和分级脱泥、擦洗、磁选、浮选和超声波法。

1.1 水洗和分级脱泥这种方法主要是针对含有大量粘土矿物的石英砂。

因为随着石英砂颗粒变细，其中 SiO2 的品位随之降低，而铁质和铝质等杂质矿物的品位反而升高，所以在入选前对石英砂原矿进行水选、分级脱泥非常必要，并且效果也较为明显 18j。

它只是作为一种矿石人选前的预处理方法，应用得较早也很普遍，但对于存在于石英砂表面的薄膜铁和粘连性杂质矿物，其脱除效果尚不显著。

1.2 擦洗擦洗是借助机械力和砂粒间的磨剥力来除去石英砂表面的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿物和进一步擦碎未成单体的矿物集合体，再经分级作业达到石英砂进一步提纯的效果。

目前，主要有棒磨擦洗和机械擦洗二种方法。

对于机械擦洗，其相关机械设备的结构和配置以及工艺流程中的擦洗时间和擦洗浓度都是影响擦洗效果的主要因素。

由于影响它的因素太多，使机械擦洗的回收率很低，只有约 40％，所以机械擦洗的效果不太理想。

相对于机械擦洗，棒磨擦洗的效果要比它好得多。

在棒磨擦洗工艺中，加入适当的药剂，增大杂质矿物和石英颗粒表面的电斥力，增强杂质矿物与石英颗粒相互间的分离效果，使擦洗的回收率提高到 80％，棒磨擦洗几乎是机械擦洗的两倍，但是对于提纯高纯度的石英砂，它也只是对矿石预处理的一种方法。

1.3 磁选磁选法可以最大限度的去除石英砂颗粒内含有的杂质，以赤铁矿，褐铁矿和黑云母等为主的弱磁性杂质矿物和以磁铁矿为主的强磁性矿物。

对于弱磁性杂质矿物常选用在 100000e 以上的强磁机，对于强磁性杂质的矿物常采用弱磁机或者是中磁机进行磁选。

一般来说，磁选次数和磁场强度对磁选除铁效果有重要影响，随磁选次数的增加，含铁量逐渐减少;而在一定的磁场强度下可除去大部分的铁质，但此后磁场强度即使提高很多，除铁率也无多大变化。

另外，石英砂粒度越细，除铁效果越好，其原因是细粒石英砂中含铁杂质矿物量高的缘故。

田金星在高纯石英砂的提纯工艺研究进行了实验研究，结果表明，随磁场强度的增大，杂质的脱除率上升，磁场强度达到100000e 以后，杂质的脱除率增加不明显。

因此适宜的磁场强度应为 100000e。

经磁选后，40 目Si02 品位可达 99.05％，Fe203 含量为 0.071％： 40—80 目 Si02 品位为 99.09％， Fe203 含量 0.070％； 80—140 目 Si02 品位 99.14％，Fe203 含量 0.067％：140—200 目 Si02 品位99.10％， Fe203 含量 0.069％。

但是石英砂中含杂质较多时，特别是含有较多的弱磁性或非磁性的杂质时，仅采用磁选是不能提纯成高纯石英砂的。

1.4 浮选浮选是为了除去石英砂中长石、云母等非磁性伴生杂质矿物。

目前主要有有氟浮选和无氟浮选两种方法。

有氟浮选是采用阳离子捕收剂和氢氟酸活化剂在酸性 pH 值范围内进行的。

但是考虑到含氟废水对环境的严重影响，人们开始转向无氟浮选。

利用石英、长石结构构成的差异，合理凋配阴阳离子混合捕收剂的配比及用量，利用他们 Zeta 电位的不同，优先浮选出长石，实现二者的分离 llo，。

有文献报道在中性条件下，加入无氟浮选药剂，使二氧化硅微细粉体中 Si02 含量从 99.1％提高到 99.77％左右，相应地 Fe203 含量从 0.081％下降到 0.023％，产率在 83％一 85％。

这表明无氟浮选能显著改善二氧化硅微细粉体的品质。

汤亚飞等采用六偏磷酸钠作分散剂和浮选调整剂，十二胺作捕收剂，可从石英微细粉料中除去铁杂质，Fe2O3 含量由 0.09％下降至 0.02％，产率达到 85％。

1.5 超声波法超声波法是依靠介质来传播的一种声波，它具有机械能，在传播过程中将会引起与介质的相互作用，产生各种效应(机械效应、热效应及空穴效应)。

利用超声波的粉碎头作用于液体时，使得液体内部发生变化，产生压力或拉力，当拉力达到一定强度，产生空化作用，造成无数小气泡，这些气泡随着超声振动被压缩而压力减小；当气泡达到临界尺度时(该尺度决定了超声波的频率)，这些气泡将会破裂，产生巨大的压力，对液体中的固体颗粒进行猛烈的冲击，在这种剧烈的冲击下，颗粒表面的微量杂质或水花膜，迅速地从颗粒表面剥落，在分散剂的作用下成为微细的悬浮物，脱离石英砂，经洗涤分离后，使石英砂的纯度大大地提高。

廖青等在水和少量分散剂的传媒介质中，将 0-15mm 的沉积石英砂岩颗粒粉末，经超声波处理，使含 Fe2030.12％，S10299.42％的石英砂达到含 Fe2030。

01％、 8i0299.8％，回收率在 99％以上，达到光学玻璃用砂的标准。

. 2 化学方法化学方法主要是酸浸法和络合法，酸浸法是利用石英不溶于酸(HF 除外)，其他杂质矿物能被酸液溶解的特点，从而可以实现对石英的进一步提纯。

络合法是利用石英粉在经过酸浸后，酸又能与溶液中的杂质离子形成配位化合物，使溶液中的杂质离子进一步去除。

酸浸法又分为单酸浸法和混合酸浸法。

酸浸法常用酸类有硫酸、盐酸，硝酸和氢氟酸。

络合法常用的酸类主要是草酸和醋酸(更多破碎机和昆明破碎机的技术细节请访问昆明昆重和昆鼎重机选矿设备网)。

上述酸类对石英中金属杂质矿物均有较好的去除效果。

各种稀酸对 Pe 和 A1 的去除效果明显，而对 Ti 和 Cr 的去除则主要利用较浓的硫酸，王水和氢氟酸处理。

影响酸处理效果的主要因素是酸浓度、温度、时间以及洗涤过程等。

2.1 单酸浸法将一定量的石英砂置于一定浓度的酸溶液中，加热到一定温度，加热适当的时间，将酸溶液回收，石英砂经洗涤、干燥即可。

四川某地的含粉砂粘土质硅藻土l‘oJ，用硫酸作为酸浸剂，通过对温度，硫酸浓度及液固比的研究，得出当温度为90℃，硫酸浓度为 40％，液固比为 10：1 时，硅藻土中铁的浸出率最佳， Fe20，的含量由 3％-4％降低到 0.86％，A1203 含量也由 9.55％降低到 7.08％，硅藻土中 SiO：的含量升高到 80％以上。

周永恒在对石英的酸浸提纯实验研究中，通过对氢氟酸的酸浸温度，浓度，时间的研究，结果表明：当脉石英原料粉在温度为120℃、HF与水的比例为 0.4—0.5 的溶液中酸浸 0.5-6h，其纯度可达到中高档石英玻璃的标准。

2.2 混合酸浸法由于每一种酸对石英砂中杂质的去除效果不同，不同的酸混合在一起，产生协同效应，使石英砂中杂质的去除率更高，可以获得纯度更高的石英砂。

将水洗后的石英砂加入到混合酸液中，在常温下，间隙搅拌浸出，一般时间为 24h，若在加热的条件下，采用搅拌浸出，时间一般为 2—6h，洗涤干燥即可。

张嫦等利用在室温下，18％盐酸与硅微粉 1.5：1 的液固比，接着再用 25％硫酸，硫酸与硅微粉的液固比为 2：1 进行第二次酸浸，所用的酸浸时间均为 12h，经两次酸浸纯化处理后的硅微粉中铁含量<60ug／g。

将洗选过的石英砂按 20％-80％的固体质量分数配成浆料放人装有机械搅拌器的容器中，然后加入盐酸溶液(1％一 10％)和氟硅酸溶液(1％一 10％)，将石英砂和溶液在 75-100'C 温度下搅拌 2—3h，然后除去料浆中的溶液，再用水清洗数次、直至清洗液pH 值接近中性为止。

用此法处理，可使石英砂的铁含量由 0.0059％降低至 0.0002％-0.005％。

沈久所用的混合酸比例为硫酸：盐酸：硝酸：氢氟酸二 50％：25％：15％：10％，加热到80℃，浸出矿浆的浓度为 50％-55％，其二氧化硅的含量和铁杂质的含量达到高纯石英砂的标准(SiO2≥99.98％，Fe2O3≤0.001％)。

2.3 络合法络合法是将一种中等强度的有机酸，与石英砂表面的杂质发生反应，且还能与反应后的杂质离子形成稳定的配位化合物，降低了杂质离子在颗粒表面的浓度，同时也防止离子在洗涤过程中产生沉淀，使石英砂中杂质含量进一步降低。

Panias 等 120，将平均粒径 20ltm 含铁量为110x10°的石英砂，称取一定量置于草酸溶液中，在加热至80℃下，处理时间为 3h，可以溶解含铁矿物，在酸性溶液中只能以Fe3’形式存在，Fe3+再与草酸形成稳定的螯合物，其除铁率在 80％-100％之间，经过处理后，石英砂中含铁量低于 10x10-~。

湖南省浏阳市的石英砂，经过草酸处理后，样品中 SiO2 含量由 98.26％升高到99.81％，A1203 的含量由 0.18％降低到 0.15％，Fe203 含量降低至 0.10％。

以上所用的酸均可用蒸发、凝结或其他方法达到再生、重复使用的目的。

当 Si02 纯度要求很高时，清洗酸液的水必须是蒸馏水或去离子水，以免自来水中所含的铁等杂质对高纯 Si02 造成污染。

2.4 其他方法SiO2 的应用十分广泛，不同的应用，对其纯度要求也不同，因此，有时也采用一些其他的提纯方法作进一步的提纯，如电选法是利用石英与杂质矿物在电性上微小的差别，选出微量的金属杂质矿物：热爆裂法是将二氧化硅加热到一定的温度后矿物中的包裹体发生爆裂，使包裹体中的杂质得以去除。

热氯化法可除去石英气泡相中杂质矿物及金属包裹体等。

3 结语不管是物理方法还是化学方法，在石英砂提纯的整个工艺过程中，都有不可替代的作用。

在实际应用中，往往是先用物理方法作预处理，如水洗和分级脱泥、擦洗、磁选，浮选和超声波法，除去大部分的杂质，再进行化学方法即酸浸法和络合法，进一步除去石英砂中的微量杂质。

但是化学方法所使用的酸液对环境有着严重的污染，这就需要我们寻求一种新的，无污染的提纯方法。

结合化学、物理、机械化学、电磁(波)化学等专业知识，研究高纯石英砂的提纯技术是今后重要的发展方向。

随着经济的发展，石英砂的选矿提纯具有很重要的经济效益和社会效益。

尤其是随着微电子、光电等行业的发展，高纯石英砂的优良性能是其他粉末无法替代的，市场前景极为广阔。