硅的化学制备及提纯

单质硅知识点单质硅是一种常见而重要的元素，它在自然界中广泛存在于各种矿石和岩石中。

单质硅也是一种重要的工业原料，被广泛应用于电子、光电、光纤等高科技领域。

本文将从单质硅的性质、制备方法以及应用领域等方面来介绍单质硅的知识点。

1.单质硅的性质单质硅的化学符号为Si，原子序数为14，属于第14族元素。

它是地壳中含量第二丰富的元素，仅次于氧。

单质硅是一种灰白色的固体，具有金属和非金属的特性。

在常温下，单质硅是一种非金属半导体材料，具有良好的热传导性和耐高温性。

此外，单质硅还具有优异的光学性能，可以在光纤通信和太阳能电池等领域发挥重要作用。

2.单质硅的制备方法单质硅的制备主要有两种方法：化学法和物理法。

化学法主要是通过还原法将硅矿石转化为单质硅。

其中最常用的还原剂是石墨和木炭，通过高温反应使硅矿石中的氧与还原剂反应生成CO或CO2，最终得到单质硅。

此外，还可以通过电解法或热解法在实验室中制备单质硅。

物理法主要是通过高温熔融法将硅矿石熔化，然后冷却凝固形成单质硅。

这种方法主要用于工业生产中，可以得到较高纯度的单质硅。

3.单质硅的应用领域单质硅在电子、光电和光纤等领域具有广泛的应用。

在电子领域，单质硅是集成电路和半导体器件的主要材料。

由于单质硅具有优异的电子导电性和半导体特性，可以制备出高性能的晶体管、二极管和光电器件等。

此外，单质硅还可以用于制备太阳能电池和光伏发电系统，具有重要的能源应用价值。

在光电领域，单质硅的光学性能使其成为光学器件的主要材料。

单质硅可以用于制备光纤、光纤放大器和光学透镜等，广泛应用于通信、激光技术和光学仪器等领域。

此外，单质硅还可以用于制备光电探测器和光学传感器等，具有重要的光电转换功能。

在光纤领域，单质硅是制备光纤的主要原料。

光纤是一种可以将光信号传输的细长光导纤维，具有高速传输、大带宽和抗干扰等特点。

单质硅可以通过拉伸和熔融等方法制备出高纯度的光纤，广泛应用于通信、数据传输和传感技术等领域。

硅知识点总结关键信息项1、硅的物理性质名称：＿___________________外观：＿___________________硬度：＿___________________熔点：＿___________________沸点：＿___________________导电性：＿___________________2、硅的化学性质与氧气反应：＿___________________与氯气反应：＿___________________与氢氟酸反应：＿___________________与强碱溶液反应：＿___________________ 3、硅的用途半导体材料：＿___________________太阳能电池：＿___________________计算机芯片：＿___________________4、硅的制备方法工业制备：＿___________________实验室制备：＿___________________11 硅的物理性质硅是一种具有灰色金属光泽的固体，具有硬而脆的特点。

其晶体结构属于金刚石型，原子之间以共价键相结合，形成空间网状结构。

硅的硬度较大，莫氏硬度约为 7。

硅的熔点较高，约为 1414℃，沸点约为 2355℃。

在常温下，硅的导电性较差，属于半导体材料，但在高温下其导电性会增强。

111 硅的外观硅通常呈现出银灰色的外观，具有一定的金属光泽。

112 硅的导电性硅的导电性介于导体和绝缘体之间，其导电性可以通过掺入杂质来进行调节。

例如，掺入少量的磷或硼等杂质可以显著改变硅的导电性，使其分别成为 N 型半导体和 P 型半导体。

12 硅的化学性质硅在常温下化学性质相对稳定，但在一定条件下可以与多种物质发生化学反应。

硅在加热或点燃的条件下可以与氧气发生反应，生成二氧化硅（SiO₂）。

反应方程式为：Si ＋ O₂＝ SiO₂。

硅可以与氯气在加热条件下反应，生成四氯化硅（SiCl₄）。

第二章硅和硅片制备硅是用来制造芯片的主要半导体材料，也是半导体产业中最重要的材料。

锗是第一个用做半导体的材料，它很快被硅取代了，这主要有四个原因：1）硅的丰裕度：硅是地球上第二丰富的元素，占到地壳成分的25%，经合理加工，硅能够提纯到半导体制造所需的足够高的纯度而消耗更低的成本。

2）更高的熔化温度允许更宽的工艺容限：硅1412℃的熔点远高于锗937℃的熔点，使得硅可以承受高温工艺。

3）更宽的工作温度范围：用硅制造的半导体元件可以用于比锗更宽的温度范围。

4）氧化硅的自然生成：硅表面有自然生长氧化硅(SiO2)的能力。

SiO2是一种高质量、稳定的电绝缘材料，而且能充当优质的化学阻挡层以保护硅不受外部沾污。

现在，全世界芯片的85%以上都是由硅来制造的。

2.1半导体级硅用来做芯片的高纯硅被称为半导体级硅（semiconductor-grade silicon）, 或者SGS，有时也被称做电子级硅。

从天然硅中获得生产半导体器件所需纯度的SGS要分几步。

现介绍一种得到SGS的主要方法：第一步，在还原气体环境中，通过加热含碳的硅石（SiO2），一种纯沙，来生产冶金级硅。

SiC（固体）+SiO2（固体）→Si（液体）+SiO（气体）+CO（气体）在反应式右边所得到的冶金级硅的纯度有98%。

由于冶金级硅的沾污程度相当高，所以它对半导体制造没有任何用处。

第二步，将冶金级硅压碎并通过化学反应生成含硅的三氯硅烷气体。

Si（固体）+3HCl（气体）→SiHCl3（气体）+H2（气体）+加热第三步，含硅的三氯硅烷气体经过再一次化学过程并用氢气还原制备出纯度为99.9999999%的半导体级硅。

2SiHCl3（气体）+2H2（气体）→2Si（固体）+6HCl（气体）这种生产纯SGS的工艺称为西门子工艺。

（图2.1）半导体级硅具有半导体制造要求的超高纯度，它包含少于百万分之（ppm）二的碳元素和少于十亿分之（ppb）一的Ⅲ、Ⅴ族元素（主要的掺杂元素）。

多晶硅提纯技术目录摘要 (1)1引言 (1)2 多晶硅的提纯技术 (2)2.1 改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法 .........................2.2 流化床法——硅烷法——硅烷热分解法............................2.3冶金法——物理法——等离子体法 ................................ 3多晶硅提纯后的副产物的综合利用. (6)3.1 四氯化硅的性质 (6)3.2 四氯化硅的综合利用 .......................................... 4技术比较及发展趋势...................................................4.1国外多晶硅生产技术发展的特点.......................................4.2国内多晶硅生产技术发展趋势 (12)5 结束语 (14)6致谢 (15)7参考文献 (16)多晶硅的提纯技术及副产物的利用摘要：高纯多晶硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料，在未来的50年里，还不可能有其他材料能够替代硅材料而成为电子和光伏产业主要原材料。

随着信息技术和太阳能产业的飞速发展，全球对多晶硅的需求增长迅猛，多晶硅价格也随之暴涨。

自2006年以来，受市场虚高价格与短期暴利诱惑，我国掀起了一波多晶硅项目的建设高潮，规模与投资堪称世界之最。

我国多晶硅产量2005年时仅有60吨，2006年也只有287吨，2007年为1156吨，但2008年狂飙到4000吨以上，2009年，中国多晶硅产量达1.5万吨。

2008年在金融危机影响下，多晶硅价格暴跌，从最高时的四五百美元/公斤，跌至最低至每公斤五六十美元。

2010年随着海外市场复苏，多晶硅进入新一轮投产热，乐电天威、鄂尔多斯子公司等多晶硅生产企业纷纷发布投产消息。

11. 从极限分布角度来看，区熔长度l→小好。
12. *区熔提纯: 利用分凝现象将物料局部熔化形成狭窄的熔区，并令其沿锭长 从一端缓慢地移动到另一端，重复多次（多次区熔）使杂质被集中在尾部或 头部，进而达到使中部材料被提纯。
第三章、晶体生长
一、 名次解释： ⑴均匀成核：在亚稳定相中空间个点出现稳定相的几率相等的成核过程，是在体
第一章硅、锗的化学制备
㈠ 比较三氯氢硅氢还原法和硅烷法制备高纯硅的优缺点?
答：1.SiHCl3氢还原法: 优点: 产量大、质量高、成本低，由于SiHCl3中有一个Si-H键，活泼易分 解，沸点低，容易制备、提纯和还原。 缺点：B、P杂质较难去除（基硼、基磷量），这是影响硅电学性能的主要 杂质。
2.硅烷法： 优点: 杂质含量小；无设备腐蚀；不使用还原剂；便于生长外延层。 缺点: 制备过程的安全性要求高。
O 之间发生一系列反应，在 450C°时 SiO 以最快的速度形成 SiO4，SiO4 是
一个正电中心，可以束缚一个电子，在室温下受热激发而使它电离出来参
与导电，SiO4 起施主作用，此种效应称为热施主效应。
⑥吸杂工艺：通过机械化学处理方法，在硅片的非电活性区引入缺陷，在热
处理时一些重金属杂质会 扩散并淀积在这些缺陷处，从而减少了这些有害
㈡ 制得的高纯多晶硅的纯度：残留的B、P含量表示（基硼、基磷量）。
㈢*精馏提纯：利用混合液中各组分的沸点不同来达到分离各组分的目的。
第二章、区熔提纯
1. 以二元相图为例说明什么是分凝现象？平衡分凝系数？有效分凝系数？
答：如图是一个二元相图，在一个系统中，当系统的温度为T0时，系统中有 固相和液相。由图中可知，固相中杂志含量Cs<CL（液相中杂志成分）。 1、 这种含有杂志的晶态物质熔化后再结晶时，杂志在结晶的固体和未 结晶的液体中浓度不同的现象叫做*分凝现象。 2、 在一定温度下，平衡状态时，杂质在固液两相中浓度的比值K0=CS/CL 叫作平衡分凝系数。 3、 为了描述界面处薄层中杂质浓度偏离对固相中的杂质浓度的影响， 把固相杂质浓度CS与熔体内部的杂质浓度CL0的比值定义为*有效分凝 系数。Keff=CS/CL0

第2章硅和硅片制备硅是用来制造芯片的主要半导体材料，也是半导体产业中最重要的材料。

锗是第一个用做半导体的材料，它很快被硅取代了，这主要有四个原因：1）硅的丰裕度：硅是地球上第二丰富的元素，占到地壳成分的25%，经合理加工，硅能够提纯到半导体制造所需的足够高的纯度而消耗更低的成本。

2）更高的熔化温度允许更宽的工艺容限：硅1412℃的熔点远高于锗937℃的熔点，使得硅可以承受高温工艺。

3）更宽的工作温度范围：用硅制造的半导体元件可以用于比锗更宽的温度范围。

4）氧化硅的自然生成：硅表面有自然生长氧化硅(SiO2)的能力。

SiO2是一种高质量、稳定的电绝缘材料，而且能充当优质的化学阻挡层以保护硅不受外部沾污。

现在，全世界芯片的85%以上都是由硅来制造的。

.1 半导体级硅用来做芯片的高纯硅被称为半导体级硅（semiconductor-grade silicon）, 或者SGS，有时也被称做电子级硅。

从天然硅中获得生产半导体器件所需纯度的SGS要分几步。

现介绍一种得到SGS的主要方法：第一步，在还原气体环境中，通过加热含碳的硅石（SiO2），一种纯沙，来生产冶金级硅。

SiC（固体）+SiO2（固体）→Si（液体）+SiO（气体）+CO（气体）在反应式右边所得到的冶金级硅的纯度有98%。

由于冶金级硅的沾污程度相当高，所以它对半导体制造没有任何用处。

第二步，将冶金级硅压碎并通过化学反应生成含硅的三氯硅烷气体。

Si（固体）+3HCl（气体）→ SiHCl3（气体）+H2（气体）+加热第三步，含硅的三氯硅烷气体经过再一次化学过程并用氢气还原制备出纯度为99.9999999%的半导体级硅。

2SiHCl3（气体）+2H2（气体）→ 2Si（固体）+6HCl（气体）这种生产纯SGS的工艺称为西门子工艺。

（图2.1）半导体级硅具有半导体制造要求的超高纯度，它包含少于百万分之（ppm）二的碳元素和少于十亿分之（ppb）一的Ⅲ、Ⅴ族元素（主要的掺杂元素）。

硅的物理性质和化学性质（1）物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似金刚石，具有较高的沸点和熔点，硬度也很大，它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。

（2）化学性质：化学性质不活泼①常温下，除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外，与其他物质不反应(雕刻玻璃)②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合(4)制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：，将制得的粗硅，再与Cl2反应后，蒸馏出SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。

有关的反应为：。

硅：①元素符号：Si②原子结构示意图：③电子式：④周期表中位置：第三周期ⅣA族⑤含量与存在：在地壳中的含量为26．3％，仅次于氧，在自然界中只以化合态存在⑥同素异形体：晶体硅和无定形硅硅及其化合物的几种反常现象:Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si 可从平衡移动的角度理解，由于高温下生成了气态物质CO2它的放出降低了生成物的浓度，有利于应反正向进行，故可发生反应：SiO2+2C Si+2CO↑部分非金属单质能与碱溶液反应，但其中只有 Si与碱反应放出H2 常见的非金属单质与碱溶液的反应有：Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O①3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O②Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑③在反应①②中，Cl2、S既作氧化剂又作还原剂：在反应③中，Si 为还原剂。

非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还会产生H2硅酸不能由相应的酸酐与水反应制得制取硅酸的实际过程很复杂，条件不同可得到不同的产物，通常包括原硅酸(H2SiO4)及其脱水得到的一系列酸。

原硅酸经两步脱水变为SiO2，SiO2是硅酸的酸酐，是一种不溶于水的同体，不能直接用它制备硅酸，用SiO2制取硅酸时，可先将SiO2溶于烧碱中，再向溶液中加入足量的盐酸或通入过量的CO2，析出的胶状物就是原硅酸，将原硅酸在空气中脱水即得硅酸，反应原理可理解为：SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2ONa2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓H4SiO4==H2SiO3+H2O非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却很高非金属氧化物一般为分子晶体，但SiO2为原子晶体。

人教版高中化学必修第二册
第五章 第三节 第二课时
硅及其化合物
学习目标
• 1.通过与同主族元素碳及其化合物性质的类比，能预 测硅、二氧化硅和硅酸的性质，并用方程式表示其主 要的化学性质。
• 2.通过阅读分析信息和元素周期律，能说明制备高纯 硅和硅酸的路径。
个人预学
• 1.硅元素在元素周期表中的位置 • 2.高纯硅的制备流程 • 3.二氧化硅的用途
教师导学 硅酸的性质
Si
SiO2
×
H2SiO3
Na2SiO3
已知CO2可以溶于水并生成H2CO3 ， 但SiO2常温下为固体，不溶于水，硬度大，熔、沸点高， 不能与水反应生成硅酸。
如何制备硅酸？向硅酸盐溶液中加入盐酸或通入CO2
Na2SiO3 + CO2+H2O= H2SiO3↓+ Na2CO3
结论：硅酸是弱酸，酸性比碳酸弱
教师导学 硅单质的性质
Si SiO2 H2SiO3 Na2SiO3
(1) 硅元素的存在与结构
存在
含量
存在形态
地壳中
居第_二__位
__氧__化__物___ __和__硅__酸__盐__
(2) 硅的导电性：
原子结构 示意图
周期表中位 置
第__三__周_期__ _第_Ⅳ__A_族__
硅正好处于金属与非金属的过渡位置，其单质的导电性介 于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料。
活动：类比推理硅及其化合物的性质 同伴助学
C的性质
自然界中的碳元素既有游离态(石墨、金刚石，碳60等），又有
化合态；碳的最外层都是 4 个电子，位于元素周期表的第 IVA族，
不容易失也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也

答案：B
解析：硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素 (主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等 )结合而成的化合物的总 称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1 mol
Na2O· 3FeO· Fe2O3· 8SiO2· H2O 跟足量硝酸反应时，失去 3 mol 电子，而还原产物只有 NO，故能使 1 mol HNO3 被还原。
考点三
硅酸、硅酸盐和无机非金属材料 一|知识梳理
1. 硅酸 硅酸难 溶于水，其酸性比碳酸 弱 ，硅酸 不能 (填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。 △ (1)硅酸不稳定，受热易分解： H2SiO3=====SiO2＋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，硅胶有很强的吸水能力，常用作 干燥剂 。
1. 从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA 族元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单 质吗？为什么？ 提示：没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，因而硅在自然界中主要以氧化物和 硅酸盐形式存在。
总结提升 碳、硅单质的特殊性 (1) 一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中 金刚石为自然界中硬度最大的物质。 (2)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 高温 (3)Si 的还原性大于 C，但 C 在高温下能还原出 Si：SiO2＋2C=====Si＋2CO↑。 (4)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟 HF 作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (5)常见与强碱反应生成 H2 的固体单质有 Al 和 Si，能够置换出 H2O 中氢的非金属单质为碳，这些特征 反应常作为推断题的突破口。 (6)金刚石为原子晶体，1 mol 金刚石含有 2 mol 碳碳单键；晶体硅为原子晶体， 1 mol 晶体硅含有 2 mol Si－Si 键；二氧化硅晶体为原子晶体，1 mol SiO2 中含有 4 mol Si－O 键；石墨为混合晶体，1 mol 石墨中含 1.5 mol C－C 键，每个六元环中平均含 2 个碳原子；C60 是分子晶体。

硅百科名片（49.4%）。

目录基本资料硅名称的由来硅的发现史硅的部分化合物晶体硅原子硅1元素硅元素描述：1元素来源：1元素用途：1元素辅助资料：1常用方程式1总体特性元素属性1原子属性1物理属性1化学性质1其他性质硅的用途与硅有关的病症硅摄入量过低高硅症硅肺病工业上制备高纯单晶硅的化学反应原理展开编辑本段基本资料编辑本段硅名称的由来英文silicon，来自拉丁文的silex,silicis，意思为燧石（火石）。

民国初期，学者原将此元素译为“硅”而令其读为“xi（圭旁确可读xi音，如畦字）”（又，“硅”字本为“砉”字之异体，读huo）。

然而在当时的时空下，由于拼音方案尚未推广普及，一般大众多误读为gui。

由于化学元素译词除中国原有命名者，多用音译，化学学会注意到此问题，于是又创“矽”字避免误读。

台湾沿用“矽”字至今。

中国大陆在1953年2月，中国科学院召开了一次全国性的化学物质命名扩大座谈会，有学者以“矽”与另外的化学元素“锡”和“硒”同音易混淆为由，通过并公布改回原名字“硅”并读“gui”，但并未意识到其实“硅”字本亦应读xi音。

有趣的是，矽肺与矽钢片等词汇至今仍用矽字。

在香港，两用法皆有，但“矽”较通用。

编辑本段硅的发现史编辑本段硅的部分化合物编辑本段晶体硅硅(矽)晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色，密度2.32-2.34克／立方厘米，熔点1414℃，沸点2900℃，晶体硅属于原子晶体，硬而有金属光泽，有半导体性质。

硅的化学性质比较活泼，在高温下能与氧等多种元素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液，用于制造合金如硅铁、硅钢等，单晶硅是一种重要的半导体材料，用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。

硅在自然界分布极广，地壳中约含27.6％，含量仅次于氧，居第二位。

结晶型的硅是暗黑蓝色的，很脆，是典型的半导体。

化学性质非常稳定。

在常温下，除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应。

化学反应方程式：SiO2 + 2C =高温= Si + 2CO ↑编辑本段原子硅硅原子位于元素周期表第IV主族，它的原子序数为Z=14，核外有14个电子。

高三化学复习硅及其化合物无机非金属材料教案【高考考点】1．硅和二氧化硅2．无机非金属材料3．硅的用途【知识要点】一．硅1．晶体硅的结构2．硅的存在和物理性质⑴存在：只以态存在，主要以和，在地壳中含量居第位。

⑵物理性质：晶体硅是一种色具有光泽，硬而脆的固体，熔沸点较高，能导电，是良好的材料。

3．化学性质：⑴与单质（O2、F2）反应⑵与酸（HF）反应⑶与强碱（如NaOH）溶液反应4．用途制造、、、5．工业制法二．二氧化硅1．晶体结构2．物理性质3．化学性质4．用途制造，，，，等。

三．硅酸硅的常见含氧酸有原硅酸、硅酸。

原硅酸是一种色溶于水的胶状物，易失水变为白色粉末状的硅酸（溶于水），硅酸在一定条件下继续失水可转变成。

硅酸是一种酸，酸性比碳酸还要。

实验室制取硅酸常用Na2SiO3（aq）与稀HCl （aq）或向Na2SiO3（aq）中通入CO2（g）（首先生成原硅酸）。

写出上述有关反应的化学方程式。

、四．硅酸盐硅酸钠 Na2SiO3（Na2O·SiO2）高岭石 Al2(Si2O5)(OH)4（Al2O3·2SiO2·2H2O）常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液俗名，是一种无色粘稠液体，是一种矿物胶，用作黏合剂，还可用作。

五．无机非金属材料1．传统无机非金属材料——硅酸盐材料硅酸盐工业是以为原料，经制成的。

如制造、、等产品的工业。

水泥、玻璃和陶瓷生产的有关比较2．新型无机非金属材料⑴新型无机非金属材料的特性主要有：①。

②具有特性③具有特性④具有⑵重要的新型无机非金属材料——高温结构陶瓷和光导纤维①高温结构陶瓷——、、②光导纤维【高考试题】1．下列物质的晶体中，不存在分子的是A．二氧化硅 B．二硫化碳 C．二氧化硫 D．二氧化碳2．下列物质属于原子晶体的化合物是A．金刚石 B．晶体硅 C．二氧化硅 D．干冰3．光纤是一种很好的通讯材料，制造光导纤维的主要原料是A．CaCO3 B．CaO C．SiO2 D．Na2CO34．固体熔化时必须破坏非极性共价键的是A．冰 B．晶体硅 C．溴 D．二氧化硅5．X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界最硬的原子晶体。

SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O（用于 刻蚀玻璃）
SiO2+2NaOH=Na2SiO3++H2O
SiO2+ CaO == CaSiO3
高温 高温
与盐反 应
CO2+ Na2CO3 + H2O == 2NaHCO3
CO2+ Na2SiO3 + H2O==H2SiO3↓+Na2CO3
SiO2+ Na2CO3 == Na2SiO3 + CO2↑
饱和碳酸氢钠 吸收 HCl气体 (2)装置B所盛的试剂是 ___________，其作用是 ________________ 。
2-+CO （少量）+H O=CO3 2-+H SiO ↓ (3)装置C所盛试剂是____________ C中反应的离子方程 ————— SiO3 硅酸钠溶液 ， 2 2 2 3
例2：下列关于硅和碳的比较，正确的是（） B A.碳能将二氧化硅中的硅还原成硅，说明碳的还原性比硅强。 B.碳和硅的最高正价都是+4价。 C.硅元素在地壳中含量居第2，碳居第1位 D.自然界的硅和碳的存在形式既有游离态又有化合态
• 3.制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上制高纯硅常用以下反 应实现①Si(s)＋3HCl(ｇ)======SiHCl3(ｇ)＋H2(ｇ) ② SiHCl3＋H2======Si＋3HCl • 对上述两个反应的下列叙述中，错误的是( B ) A.反应①中HCl是还原剂 B.反应②是置换反应 D.两个反应都是氧化
高温
（1）制粗硅：主要以SiO2为原料：SiO2+2C=Si+2CO↑；（粗硅） （2）粗硅提纯：Si（粗硅）+2Cl2==SiCl4； SiCl4+H2==Si+4HCl（纯硅）

【第2课时 新型无机非金属材料】之小船创作课前自主预习一、硅1．物理性质 晶体硅是有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、有脆性。

晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。

2．化学性质(1)稳定性：常温下硅的化学性质不活泼，只能与氟气(F 2)、氢氟酸(HF)和强碱溶液反应。

化学方程式分别为：Si ＋2F 2===SiF 4，Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑，Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。

(2)还原性：在加热条件下，硅能与一些非金属单质发生反应：Si ＋2Cl 2=====高温SiCl 4，Si ＋O 2=====△SiO 2，Si ＋C=====高温SiC 。

3．工业制法(1)制粗硅：SiO 2＋2C=====高温Si(粗)＋2CO↑；(2)粗硅提纯：Si ＋3HCl =====300 ℃SiHCl 3＋H 2，SiHCl 3＋H 2=====1 100 ℃Si ＋3HCl 。

4．用途(1)用做半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件。

(2)制合金，如含硅4%的钢可制成变压器的铁芯，含硅15%的钢可制造耐酸设备等。

(3)制造光电池，将光能直接转换为电能。

二、二氧化硅1．硅元素的存在(1)存在在地壳中硅的含量为26.3%，仅次于氧；主要以氧化物及硅酸盐的形式存在，因为硅是一种亲氧元素。

(2)原子结构硅原子的原子结构示意图最外层有4个电子，反应中既不易失去电子也不易得到电子，能形成＋4价的化合物。

2．二氧化硅(1)存在SiO 2的存在形态有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅。

(2)结构SiO2晶体是由Si和O按原子数之比为12的比例组成的立体网状结构的晶体。

每个硅原子周围结合4个O原子，每个O周围结合2个Si原子。

(3)物理性质熔点高；硬度大；溶解性：不溶于水。

(4)化学性质(5)用途①沙子是基本的建筑材料。

学年论文（本科）系（院） 化学化工学院专 业 化学年 级 2010级姓 名 郑晓丽论文（设计）题目 硅的性质、制备及用途指导教师 王岩 职称 副教授成 绩2011 年 6 月 6日目录摘要 (1)关键词 (1)Abstracts (1)Key words (1)引言 (1)1. 硅的结构和性质 (1)2. 常见的化学反应 (2)3. 硅的制备 (2)4.硅的用途 (4)参考文献 (5)硅的性质、制备及用途姓名：郑晓丽学号：20105051242化学化工学院化学专业指导老师：王岩职称：副教授摘要：本文主要介绍硅的物理性质，化学性质及其制备方法。

与此同时硅在工业生产、科技中也有极其重要的作用，文章列出了硅的一些比较重要的用途。

关键词：硅；晶体；制备；用途Abstract:This paper describes the physical properties of silicon, chemical properties and preparation methods. At the same time silicon in industrial production, technology also has an important role, the article lists some of the more important of silicon useKey words:silicon; crystal; preparation; use引言随着我国工业、科技的发展，对硅的需求越来越多，从而促使硅产业的发展，使硅的产量逐年增高。

与此同时高科技对硅纯度要求也越来越高，这就要求我国致力于硅的研究，打开硅产业的广阔前景。

近几年我国硅产业不断发展，也带动了科技的新的飞跃。

本文主要就其性质，制备及用途作简要说明。

1硅的性质1.1硅的发现1823年，瑞典的贝采利乌斯，用氟化硅或氟硅酸钾与钾共热，得到粉状硅1.2硅的结构硅：原子序数14，原子结构示意图如下：1.3硅的含量及其存在形式含量：在地壳中，它的含量仅次于氧，居第二位。

第三节无机非金属材料[新教材内容有哪些][新课程标准是什么]新知探究(一) 硅酸盐材料[学考层级][自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．硅酸盐的结构、性质、用途(1)结构：在硅酸盐中硅原子和氧原子构成了硅氧四面体，如图所示，四面体通过顶角的氧彼此相连，每个氧原子为两个四面体所共有。

(2)性质：结构决定性质，硅酸盐的特殊结构决定了多数硅酸盐具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。

(3)用途：性质决定用途，硅酸盐的性质决定了硅酸盐作为一类优良的材料得到广泛应用。

作为传统无机非金属材料主角的三大硅酸盐材料：水泥、玻璃、陶瓷。

2．三种常见的硅酸盐材料比较[落实新知能]1．玻璃、水泥、陶瓷等均为混合物。

2．生产水泥与陶瓷的共同原料是黏土，生产水泥与玻璃的共同原料是石灰石。

3．生产玻璃涉及的两个主要化学反应：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑。

[演练新学考]1．“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2．含硅物质在生产生活中应用广泛，下列有关硅酸盐材料的叙述不正确的是( )A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B．烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应C．普通水泥的主要成分是硅酸盐D．制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英砂新知探究(二) 硅与二氧化硅[学考层级][自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．存在硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。

2．用途(1)硅：其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的半导体材料，可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池。

高一化学必修1 专题三第三单元含硅矿物与信息材料苏教版【本讲教育信息】一、教学内容含硅矿物与信息材料二、考点清单1、了解地壳中硅元素的含量，知道硅元素在自然界中的主要存在形式2、了解硅酸盐工业及其产品3、了解硅及二氧化硅的重要性质及用途。

4、了解工业上高纯硅的制备方法三、全面突破知识点1：硅酸盐矿物与硅酸盐产品一）硅的存在：（1）在地壳中的含量仅次于氧，居于第二位；（2）在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅。

如SiO2、硅酸盐等；二）硅酸盐及其性质（1）硅酸盐组成的表示方法①盐化学式法如：硅酸钠：Na2SiO3、硅酸钙：CaSiO3，此法用于组成简单的硅酸盐。

②盐氧化物法将硅酸钠（Na2SiO3）改写为氧化物形式：（Na2O·SiO2），如将滑石[Mg3（Si4O10）（OH）]改写为氧化物形式：（3MgO·4SiO2·H2O），将钠长石（NaAlSi3O8）改写为氧化物形式：2（Na2O·Al2O3·6SiO2）（2）硅酸盐的性质①在硅酸盐中，只有极少数的硅酸盐溶于水，Na2SiO3是极少数可溶于水的硅酸盐的一种②Na2SiO3的水溶液俗称“水玻璃”，粘稠状，有弱碱性，能粘结磨口玻璃瓶塞。

水玻璃可作粘合剂、防腐剂、耐火材料等。

③Na2SiO3溶液呈碱性，易吸收空气中的CO2，化学方程式：Na2SiO3 + CO2+ H2O = Na2CO3 + H2SiO3 ↓因此Na2SiO3溶液要密封保存。

三）硅酸盐产品1、传统的硅酸盐产品（1）水泥主要原料：石灰石、黏土（黏土的主要成分为铝的硅酸盐矿物）普通水泥的主要成分是：硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）和铝酸三钙（3CaO·Al2O3）等。

说明：水泥是一种非常重要的建筑材料，水泥最重要的性质就是水硬性，即跟水混合搅拌并静置后，很容易凝固变硬。