二氧化硅和信息材料
二氧化硅 光伏原材料
二氧化硅光伏原材料
二氧化硅在光伏领域的应用主要体现在光伏材料上。
这种材料具有透明性好、抗腐蚀性强、稳定性好、自洁性能好等优点。
与其他光伏材料相比，二氧化硅材料质地硬、防腐蚀，可以承受极端温度和湿度等环境，因此被广泛应用于高科技仪器制造、光学玻璃、航空航天、电子光学和高科技领域。
此外，二氧化硅还可以用于制造太阳能电池。
研究人员已经开发出了将二氧化硅和铜一起制成柔性太阳能电池的方法，大大提高了二氧化硅光伏材料的性能和稳定性。
不过，二氧化硅光伏材料的电学性能较弱，无法直接用于制造晶体硅、硅薄膜太阳能电池等大规模的光伏设备，且其价格较高，不适合用于大规模应用。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅二氧化硅在光伏领域的相关文献或咨询该领域专家。
2021-2022学年高一化学苏教版必修1课时作业：3.3.2 二氧化硅与信息材料 Word版含解析
Evaluation Only. Created with Aspose.Words. Copyright 2003-2016 Aspose Pty Ltd.第2课时二氧化硅与信息材料1.(双选)素有“水晶之乡”美称的江苏东海县盛产水晶,现存于国家地质博物馆的水晶大王就出自东海县。
水晶是较纯洁的透亮的石英晶体,石英的主要成分是SiO2。
下列有关石英的叙述正确的是()A.石英都是无色透亮的晶体,可以作装饰品,也可以制作光学仪器B.石英可以用来生产玻璃C.石英晶体可以用来制取金刚砂D.石英不行以用来制取高纯硅,可以制光导纤维解析:纯洁的SiO2晶体——水晶是无色的,而其他的石英晶体具有不同的颜色,如玛瑙。
生产玻璃的原料是石英、纯碱与石灰石。
金刚砂是SiC,可以用SiO2与过量C反应制得。
石英是光导纤维的材料,可以通过石英与单质碳反应得到单质Si,然后再与Cl2反应生成SiCl4,SiCl4与H2反应得到纯洁的Si。
答案:BC2.(双选)晶体硅和二氧化硅具有相像的晶体结构,则下列说法不正确的是()A.晶体硅和二氧化硅都具有较高的熔点B.晶体硅和二氧化硅都具有较大的硬度C.晶体硅和二氧化硅都可用作半导体材料D.晶体硅和二氧化硅都可用于制光导纤维解析:晶体硅和二氧化硅晶体中都只存在原子间的强相互作用,使它们具有熔点高、硬度大的性质,A、B项正确;SiO2不能用作半导体材料,C项错;晶体硅不能用于制光导纤维,D项错。
答案:CD3.如下图为刻蚀在玻璃上的精致的花纹图案,则该刻蚀过程中发生的主要化学反应为()A.CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑B.NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2↑C.Si+4HF SiF4↑+2H2↑D.SiO2+4HF SiF4↑+2H2O答案:D4.月球表面的不同岩石富含硅、铝、钾、磷、铀、钍和稀土元素。
下列有关月球表面富含元素的叙述正确的是()A.硅既能溶解于氢氧化钠溶液又能溶于氢碘酸B.铝热反应中铝始终作还原剂C.将钾投入到氯化铝溶液中,能置换出单质铝D.磷的最高价氧化物对应的水化物为强电解质解析:硅不能溶于氢碘酸;钾投入氯化铝溶液中,先与水反应放出H2,不会置换出铝;H3PO4为中强酸,属于弱电解质。
二氧化硅在半导体中的应用
二氧化硅在半导体中的应用近年来，随着信息技术的快速发展，半导体技术也得到了日益广泛的应用。
而在半导体的制造过程中，二氧化硅作为一种重要的基础材料，也得到了广泛的应用。
二氧化硅是一种具有高硬度、高熔点、耐高温、化学惰性等优良性能的物质，因此，在半导体制造中扮演着不可或缺的角色。
一、二氧化硅在半导体生产中的作用半导体的制造过程可以分为几个主要的步骤，包括晶圆制备、晶体管的形成、掺杂以及金属化等。
而二氧化硅则是在其中起到了关键的作用。
1.氧化晶圆制备中，通过将硅片暴露于氧气的环境下进行氧化处理，可以在硅片表面形成一层氧化物，即二氧化硅。
这一层二氧化硅可以提供硅片在后续工艺中的保护作用，从而保证半导体器件的稳定性和寿命。
2.掺杂在晶圆制备的过程中，还需要将各种杂质掺入到硅片中，从而形成不同的电学性能。
而二氧化硅可以通过其优良的电学特性，为半导体器件的掺杂工艺提供优良的支撑。
在半导体器件的垂直结构中，二氧化硅还可以作为绝缘层来隔离不同的半导体区域，从而实现不同区域的掺杂。
3.光刻在半导体器件的制造过程中，光刻技术是一种重要的工艺。
而二氧化硅在其中起到了关键的作用。
在光刻中，将特殊的光刻胶涂覆在硅片表面，然后利用特定的光照方式，将光刻胶的部分局部硬化。
而在这个过程中，二氧化硅被用作硅片表面的抛光剂和起模板作用，从而形成了电路的图形。
4.金属化在半导体器件制造的最后阶段，需要将金属材料沉积在硅片表面，从而将所有的电路集成到一起。
而二氧化硅可以在这个过程中扮演着关键的角色。
一方面，可以利用二氧化硅的化学性质，通过将金属材料与二氧化硅的表面进行电化学反应，从而实现金属化。
另一方面，二氧化硅的优良机械特性，也使其成为提高金属化工艺的关键因素之一，如在黑白胶等电线电路中的应用。
二、二氧化硅的性能优势二氧化硅能够作为半导体的基础材料得到广泛的应用，其原因在于其具有多种性能优势。
二氧化硅的硬度、熔点和抗腐蚀能力都很高，对于抵抗异构体和对电子器件稳定性的影响非常有效。
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。
学案导学苏教化学一导学案：专题4 硫、氮和可持续发展 第二单元含硅矿物与信息材料 含答案
第二单元含硅矿物与信息材料[学习目标定位]1。
知道硅在自然界的存在形式和硅酸盐产品的重要应用，会用氧化物的形式表示复杂硅酸盐的组成.2.知道硅及其重要化合物二氧化硅的性质及其应用。
一、硅酸盐1．硅元素的存在形式2．硅酸盐的组成与性质用氧化物形式表示硅酸盐的组成（1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。
(2)氧化物之间以“·”隔开。
(3)在氧化物前面按化学式中的比例添加数字。
(4)若出现分数时应化为整数.3．最简单的硅酸盐4．三种常见的硅酸盐产品产品原料主要设备主要成分水泥石灰石、黏土水泥回转窑3CaO·SiO2，2CaO·SiO2,3CaO·Al2O3玻璃纯碱、石灰石、石英砂玻璃窑Na2O·CaO·6SiO2陶瓷黏土硅酸盐例1下列叙述正确的是（)A．硅酸钠是硅酸盐，但不能溶于水B．电影银幕用水玻璃浸泡,主要是为了防腐C．建筑工业常用水玻璃作黏合剂D．用水玻璃浸泡铁道的木制枕木，主要是为了防火答案C解析Na2SiO3既是硅酸盐，又是钠盐，硅酸盐大多难溶于水，而钠盐均易溶于水;浸泡银幕主要是为了防火，而浸泡枕木主要是为了防腐；水玻璃有黏合作用,常作黏合剂。
【考点】硅酸盐【题点】硅酸盐的性质及应用例2用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是() A．钙沸石［CaAl2Si3O10·3H2O]表示为Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O B．镁橄榄石（Mg2SiO4)表示为MgO·错误!SiO2C．钾云母（K2Al6Si6H4O24）表示为K2O·2H2O·3Al2O3·6SiO2 D．滑石（Mg3H2Si4O12）表示为3MgO·4SiO2·H2O答案D解析根据硅酸盐改写氧化物的要求可以判断，A中Al2O3和CaO 的排列顺序有误；B中化学计量数出现了分数；C中正确的写法应为K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O;D的写法符合要求。
电子信息材料知识点总结
电子信息材料知识点总结1. 电子元器件材料电子元器件是电子设备的核心组成部分，它用于控制电子信号的流动和转换，从而实现各种功能。
电子元器件材料是电子元器件的基础材料，它直接影响到电子元器件的性能和可靠性。
常见的电子元器件材料包括导体、绝缘体、半导体等。
（1）导体材料导体是能够允许电子自由流动的材料，它在电子元器件中用于传输电流。
常见的导体材料包括铜、铝、金等金属材料，它们具有良好的导电性能和机械性能，适合用于制造导线、电极、接线等部件。
（2）绝缘体材料绝缘体是对电子具有很强阻止作用的材料，它在电子元器件中用于隔离电路和保护电子设备。
常见的绝缘体材料包括二氧化硅、氧化铝、聚合物等，它们具有良好的绝缘性能和耐高温性能，适合用于制造绝缘层、密封件、外壳等部件。
（3）半导体材料半导体是介于导体和绝缘体之间的材料，它在电子元器件中用于制造晶体管、二极管、集成电路等部件。
常见的半导体材料包括硅、锗、砷化镓等，它们具有良好的半导体性能和光电性能，适合用于制造各种电子器件。
2. 半导体材料半导体材料是一类具有半导体性能的材料，它在电子领域中具有重要应用价值。
半导体材料的性能直接决定了电子器件的性能和功能，因此对其进行深入研究具有重要意义。
（1）硅材料硅是一种常见的半导体材料，它在电子器件制造中占据着重要地位。
硅材料具有良好的稳定性、加工性和可靠性，适合用于制造各种集成电路、光伏电池、振荡器等器件。
（2）化合物半导体材料化合物半导体材料是由两种或多种元素化合而成的半导体材料，它具有比硅更优秀的性能和应用潜力。
常见的化合物半导体材料包括砷化镓、硒化锌、氮化镓等，它们在光电子器件、微波器件、光伏器件等领域中有着广泛的应用。
（3）有机半导体材料有机半导体材料是一类新型的半导体材料，它具有良好的柔韧性、可加工性和低成本性，因此在柔性电子器件、有机光电子器件等领域中备受青睐。
常见的有机半导体材料包括聚合物、小分子有机物等，它们在柔性显示器、柔性传感器、有机太阳能电池等领域中有着广泛的应用。
二氧化硅材料的发展前景
二氧化硅材料的发展前景
二氧化硅材料是一种重要的无机材料，具有优异的物理化学性质和广泛的应用领域。
随着科学技术的不断进步，二氧化硅材料在工业、电子、光学等领域的应用将会有更广阔的发展前景。
首先，在工业领域，二氧化硅材料被广泛应用于制备陶瓷、玻璃等材料。
由于二氧化硅具有高熔点、硬度大等优点，使得制备的陶瓷和玻璃具有优异的耐高温、耐腐蚀性能，因此在航空航天、化工等领域有着重要的应用。
其次，在电子领域，二氧化硅材料是制备半导体材料的重要原料之一。
现代电子器件中晶体管、集成电路等元件都需要二氧化硅作为基底材料。
随着电子科技的不断发展，对于高性能半导体材料的需求也在不断增加，这将促进二氧化硅材料的发展和改进。
在光学领域，二氧化硅材料被广泛应用于制备光学元件。
其特殊的光学性质使得二氧化硅在制备激光器、光纤等方面具有独特优势。
随着信息技术的飞速发展，光通信、光存储等领域对于光学元件的需求将会越来越大，这将带动二氧化硅材料在光学领域的进一步发展。
总的来说，二氧化硅材料作为一种重要的无机材料，在工业、电子、光学等领域有着广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步和产业的不断发展，相信二氧化硅材料将会在更多领域展现其重要作用，并取得更大的发展成就。
2021-2022学年高一化学苏教版必修1课时精练：3.3.2 二氧化硅与信息材料 Word版含解析
第2课时 二氧化硅与信息材料1．下列关于硅的叙述中，错误的是( )①硅广泛存在于自然界中，自然 单质硅叫水晶 ②单质硅的导电性介于导体和绝缘体之间 ③晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，能导电 ④含硅的钢具有良好的导磁性和耐酸性A ．①②B ．②③C ．①③D ．②④2．在自然界中，硅存在于地壳中的各种矿物和岩石中的主要形式是( ) A ．晶体硅 B ．硅酸 C ．二氧化硅和硅酸盐 D ．SiC 3．关于硅的化学性质的叙述中，不正确的是( ) A ．在常温下，不与任何酸反应 B ．在常温下，可与强碱溶液反应 C ．在加热条件下，能与氧气反应 D ．单质硅的还原性比碳的还原性强 4．下列说法不正确的是( )A ．由于SiO 2不溶于水，故H 2SiO 3不是SiO 2对应的酸或者说SiO 2不是H 2SiO 3对应的酸酐B ．CO 2通入Na 2SiO 3溶液中可以得到硅酸沉淀C ．SiO 2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大D ．氢氟酸能够雕刻玻璃5．30 g SiO 2和足量的焦炭在高温下反应：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑，下列叙述正确的是( ) A ．反应中有12 g C 被还原B ．反应生成了22.4 L CO(标准状况)C ．反应中有3.01×1023个电子发生转移D ．反应中有0.5 mol SiO 2被氧化 6．下列离子方程式不正确的是( )A ．石英与烧碱反应：SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋H 2OB ．硅与烧碱反应：Si ＋2OH －＋H 2O===SiO 2－3＋2H 2↑ C ．向小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCO －3＋Ca 2＋＋2OH －===CaCO 3↓＋2H 2O ＋CO 2－3D ．往水玻璃中加入盐酸：SiO 2－3＋2H ＋===H 2SiO 3↓ 7．下列说法正确的是( )A ．二氧化硅是酸性氧化物，它可以与碱反应，但不能与任何酸反应B ．依据反应SiO 2＋CaCO 3=====高温CaSiO 3＋CO 2↑可以推知，硅酸的酸性比碳酸的酸性强 C ．二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸 D ．晶体硅常被用来制造光导纤维8．下列关于SiO 2和Si 的叙述中错误的是( ) A ．SiO 2是一种酸性氧化物，Si 是一种非金属单质B ．常温下，SiO 2与Si 均不与盐酸、硫酸、硝酸、碳酸反应C ．常温下，SiO 2与Si 均能与HF 、NaOH 溶液发生反应D ．SiO 2溶于水显酸性9．素有“水晶之乡”美称的江苏东海县盛产水晶，现存于国家地质博物馆的水晶大王就出自东海县。
二氧化硅作为光导纤维的原因
二氧化硅作为光导纤维的原因近年来，光纤通信技术在信息传输领域发挥着日益重要的作用。
而作为光纤的核心材料，二氧化硅因其出色的光学性能和优异的物理特性而成为了最常用的材料之一。
下面将详细介绍以二氧化硅作为光导纤维的原因。
二氧化硅具有良好的光学性能。
光纤通信的基本原理是利用光的全内反射特性进行信号传输。
而二氧化硅具有较高的折射率，使得光线在光导纤维内可以几乎完全地保持在纤芯中进行传输。
此外，二氧化硅还具有较低的色散特性，可以有效地减少信号在传输过程中的色散衰减，从而保障信号的传输质量和速度。
二氧化硅具有优异的物理特性。
光导纤维在使用过程中需要具备一定的机械强度和耐久性，以保证纤芯的完整性和稳定性。
而二氧化硅具有较高的硬度和抗拉强度，能够承受较大的外力作用而不易断裂。
同时，二氧化硅还具有较低的热膨胀系数，能够在温度变化时保持较好的稳定性，不易出现形变或变形，从而保证光信号的传输质量。
二氧化硅还具有较低的吸收损耗。
光信号在传输过程中会产生一定的能量损耗，这种损耗主要源自光线与材料之间的相互作用，如吸收、散射等。
而二氧化硅的吸收损耗相对较低，能够最大限度地减少信号的能量损耗，提高传输效率和距离。
二氧化硅还具有较好的化学稳定性。
光导纤维通常需要在不同的环境条件下进行使用，包括高温、高湿、酸碱等恶劣环境。
而二氧化硅具有较好的耐腐蚀性能，能够在这些恶劣环境下保持较好的稳定性和可靠性，不易受到化学物质的侵蚀和损害。
二氧化硅的制备工艺成熟、成本较低。
二氧化硅的制备工艺相对简单，可以通过溶胶-凝胶法、气相沉积法等多种方法得到高纯度的二氧化硅材料。
这些制备工艺已经相对成熟，并且能够实现大规模的生产。
同时，二氧化硅的原材料资源广泛，价格相对较低，使得以二氧化硅作为光导纤维的成本也得到了有效的控制。
以二氧化硅作为光导纤维的原因主要包括其良好的光学性能、优异的物理特性、较低的吸收损耗、较好的化学稳定性以及成熟的制备工艺和低成本等优势。
光纤是什么材料做的
光纤是什么材料做的光纤是一种利用光的传输方式来传输数据的材料，它由玻璃或者塑料等材料制成。
光纤的主要成分是二氧化硅，它具有高折射率和低衰减的特性，使得光信号能够在光纤中高效地传输。
光纤的制作过程非常复杂，需要经过多道工序来保证其质量和性能。
光纤的制作过程首先需要选择高纯度的二氧化硅作为原料。
这些原料经过精细的加工和提纯，去除杂质和气泡，以保证光纤的质量。
然后将原料加热到高温，使其熔化成液态。
接着，将熔化的原料拉制成细丝，通过拉丝的过程，可以使光纤的直径变得非常细小，通常只有几微米。
拉丝过程中需要控制温度和拉力，以确保光纤的直径和质量均匀。
在拉丝完成后，光纤需要进行包覆。
包覆的材料通常是聚合物，它可以保护光纤不受外界环境的影响，并且可以增加光纤的柔韧性。
包覆材料的选择和涂覆工艺对光纤的性能有着重要的影响。
最后，光纤需要进行切割和打磨，使其表面光滑，减少光的衰减。
光纤的材料选择对其性能有着至关重要的影响。
一般来说，光纤的核心材料是二氧化硅，而包覆材料则是聚合物。
这些材料需要具有高纯度和均匀性，以保证光信号在光纤中的传输质量。
此外，光纤的制作工艺也对其性能有着重要的影响，包括拉丝温度、拉丝速度、包覆材料的选择和涂覆工艺等。
只有在这些工艺的严格控制下，才能制造出高质量的光纤产品。
总的来说，光纤是一种利用光传输数据的材料，它由高纯度的二氧化硅和聚合物等材料制成。
光纤的制作过程非常复杂，需要经过多道工序来保证其质量和性能。
材料选择和制作工艺对光纤的性能有着重要的影响，只有严格控制这些因素，才能制造出高质量的光纤产品。
光纤的应用领域非常广泛，包括通信、医疗、工业等领域，它的发展对现代社会的信息传输起着至关重要的作用。
苏教版必修1高中化学专题三第三单元第二课时二氧化硅与信息材料备课参考
第二课时二氧化硅与信息材料
教学片断:二氧化硅的性质
教学活动学生活动
让学生谈谈准备如何学习二氧化硅的性质。
组织学生分析各种学习方法的利弊。
学生交流自己的学习思路(①看教材、资料,②上网了解,③进行实验,④从酸性氧化物类推,⑤与二氧化碳比较),从而丰富和完善自己的学习方法。
让学生自主选择可行的方法进行相关学习。
学生自主进行相关学习。
(可以事先准备一些学生可能需要的实验仪器和药品)
交流学习成果。
学生汇报交流各自的学习心得,总结归纳出二氧化硅的性质。
1。
硅与二氧化硅的应用
硅与二氧化硅的应用硅（硅元素）是地壳上第二丰富的元素，其化学符号为Si，原子序数为14。
硅具有非常广泛的应用领域，其中最重要的是二氧化硅（SiO2），也称为硅石。
以下是硅和二氧化硅在各个领域的应用的详细介绍。
1. 电子行业硅是电子行业中最重要的原材料之一。
硅晶体是制造半导体器件的关键材料，如晶体管、集成电路芯片等。
这些器件广泛应用于计算机、通讯设备、智能手机等电子产品中。
此外，二氧化硅还用作电子元器件上的绝缘材料，可有效减小电子元器件之间的干扰和噪音。
2. 光学领域硅是一种优秀的光学材料。
二氧化硅透明度高，折射率低，使其成为光学镜片、光纤和光学薄膜的理想材料。
光纤的应用使得光通信可以在长距离传输数据，使得信息传输速度更快更稳定。
此外，硅还用于制造激光器、光电探测器和光学器件等高性能光学元件。
3. 材料科学硅是一种理想的结构材料。
硅具有优异的力学性能和化学稳定性，因此广泛应用于制造陶瓷、耐火材料和表面涂层等材料。
硅橡胶是一种高弹性、抗老化的材料，被广泛用作密封圈、管道和橡胶制品中。
另外，反应烧结硅碳材料被广泛应用于高温结构材料、瞬变电磁枪材料和火箭喷管等领域。
4. 化妆品和医药领域二氧化硅在化妆品和医药领域有广泛应用。
二氧化硅粉末被用作某些化妆品的成分，如防晒霜和矿物质粉底。
其微细粒子能够均匀涂布在皮肤表面，具有保护和遮盖的效果。
此外，二氧化硅纳米粒子具有较大的表面积和活性，可用作药物传递系统，具有加强用药效果和减少不良反应的潜力。
5. 能源领域硅在太阳能光电池领域有重要作用。
硅是光伏电池的基本材料，其具有良好的光电转换效率和稳定性。
光伏电池将太阳能转化为电能，被广泛应用于太阳能发电和户用光伏系统中，具有环保和可再生的特点。
此外，硅还是锂离子电池的主要组成部分，是电动汽车和移动设备等电池驱动型产品的重要材料。
总之，硅和二氧化硅作为一种重要的材料，应用范围非常广泛。
它们在电子、光学、材料科学、化妆品和医药、能源等领域都有重要的地位和作用。
含硅矿物与信息材料
化学 1 专题 3
第三单元 含硅矿物与信息材料
随处可见的含硅化合物及材料
Si元素
2、Si在自然界中的存在形态：
3、Si在自然界中的存在形式：
4、Si在周期表中位于：
5、C、Si原子的最外电子层上有4个电子其原子既难失去电子又难得到电子（难于形成阴、阳离子），主要形成4价的化合物。
硅酸盐可用氧化物的形式表示，如： 硅酸钠： Na2SiO3
Na2O·SiO2
石棉：CaMg3Si4O12 长石：KAlSi3O8 普通玻璃： CaNa2Si6O14
CaO·3MgO·4SiO2
石器——燧石取火
硅酸盐——水泥、玻璃、陶瓷
二氧化硅——光导纤维
单晶硅——集成电路
传统材料
人类文明发展史
新型材料
用于铺设光纤通讯线路的光导纤维是由若干条柔韧、没有脆性、有高折射率的光纤细丝(直径在10μm以下)用聚丙烯或尼龙套包裹制成的。
光纤通信较之普通电缆通信有许多突出的优点。首先，光纤通信有巨大的信息容量，一根头发丝那么细的光导纤维可以通几万路电话或2 000路电视。如果用许多根光导纤维组合成光缆，它的通信容量更大得惊人。其次，光纤通信不受外界电磁场的干扰，工作稳定可靠，保密程度高。第三，光纤通信损耗低，目前无中继传送距离一般为30～70 km(而同轴电缆每隔1．5 km就需设立一个中继站，来补偿电信号在传输中的损耗)，很适合远距离信息传输。
高温
④不与酸反应（除氢氟酸以外）
玻璃花雕刻工艺
SiO2 + 4HF == SiF4 + 2H2O
⑤弱氧化性
SiO2 +2C === Si + 2CO
高温
硅单质
二氧化硅和信息材料
小结: 比较二氧化碳和二氧化硅
化合物 二氧化碳 化学性质 (CO2) 酸 与强碱 CO2+2NaOH = Na2CO3+H2O 性 反应 相 氧 与碱性 CO +CaO=CaCO 同 2 3 氧化 点 化 物反应 物
与水反 CO2+H2O 应
H2CO3 高温
二氧化硅 (SiO2)
SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O
【思考与 讨论 】 1、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？(玻璃中含有SiO2)
防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应 生成有粘性的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘 在一起。
2、HF气体用什么瓶收集？氢氟酸该如何储存？
玻璃中的可以与氟化氢反应，所以， HF气体一般 用塑料瓶收集，氢氟酸只能用塑料瓶或铅制容器盛放。
1）与氟气反应 SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2 2)与氢氟酸反应 SiO2 + 4HF = SiF4 ↑ + 2H2O(雕刻玻璃) 3）与碱反应 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
4）与碱性氧化物反应 SiO2 ＋ CaO = CaSiO3 5）与盐反应 SiO2+Na2CO3 = Na2SiO3+CO2 SiO2+CaCO3 = CaSiO3+CO2 （工业制玻璃）
沙漠
玛瑙项链
你知道这些东西 有什么共同点吗?有什 么关系吗?
水晶
你知道这些东西是由什么制备的吗?
一、二氧化硅 1.存在形式：沙子、石英、水晶、硅藻土ຫໍສະໝຸດ 2、空间结构：立体网状结构
结构单元：正四面体
3、 物理性质
二氧化硅与信息材料
N20a202/S6/9iO3＋CO2 ＋H2O ＝ 2NaCl＋ H2SiO3
巩固练习
下列变化中不能一步实现的是
C
A、Na2SiO3
H2SiO3
B、H2SiO3
SiO2
C、SiO2
H2SiO3
D、 SiO2
Na2SiO3
2020/6/9
三、硅酸盐
§3.3.3 含硅矿物与信息材料
2020/6/9
2020/6/9
石英坩埚
问题:地壳中元素含量排在前三位的分别
是
、
、 元素。
2020/6/9
2020/6/9
2020/6/9
2020/6/9
硅是良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管 含硅4％（质量分数）的钢具有良好的导磁性，可用来制 左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备等
4、硅的用途
2020/6/9
5、硅的制取：
工业上制取单质硅是先在电炉里高温下用碳还原二 氧化硅制得粗硅，然后将粗硅在高温下跟氯气 反应生 成一种液态物质。经蒸馏提纯后，再用氢气还原制得 纯硅。（写出上述反应的化学方程式）
SiO2＋2C ＝高温 Si＋2CO↑ （粗硅） Si＋2Cl2 高＝温 SiCl4（液体，易挥发） SiCl4 ＋2H2 ＝高温 Si ＋4HCl
高温
CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑ SiO2 、Na2SiO3 、CaSiO3 在一定温度范围内软化
种类： 普通玻璃、有色玻璃（如，蓝玻璃、红玻 璃）、石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃。
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古 埃 及 玻 璃 制 品
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二氧化硅 氧化锆 碳化硅
二氧化硅氧化锆碳化硅随着科技的不断发展，新型材料的研究与应用日益受到重视。
二氧化硅、氧化锆、碳化硅作为当代热门的高科技材料，各自具有独特的性质和广泛的应用领域。
本文将对这三类材料的性质、应用、优缺点及在我国的研究现状进行详细分析，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
一、概述二氧化硅、氧化锆、碳化硅的性质和应用领域1.二氧化硅：二氧化硅（SiO2）是一种非金属矿物，具有良好的耐高温、耐腐蚀、高硬度等性能。
其主要应用领域包括陶瓷、玻璃、水泥等行业。
此外，二氧化硅还广泛应用于电子、化工、医药等行业。
2.氧化锆：氧化锆（ZrO2）是一种高熔点、高硬度、高强度的高科技陶瓷材料。
氧化锆具有良好的抗氧化性、耐磨性、热稳定性等特点，广泛应用于航空航天、汽车、电子、化工等领域。
3.碳化硅：碳化硅（SiC）是一种共价晶体材料，具有高硬度、高热导率、高抗弯强度等优点。
碳化硅广泛应用于磨料、耐火材料、半导体器件等领域。
二、分析二氧化硅、氧化锆、碳化硅在材料领域的地位和前景1.二氧化硅：作为传统非金属材料，二氧化硅在众多行业中具有重要地位。
随着科技的发展，二氧化硅在新兴领域的应用也在不断拓展，如光电子、生物医学等。
在未来，二氧化硅的市场需求将持续增长。
2.氧化锆：氧化锆在高科技陶瓷领域具有举足轻重的地位，其优异的性能使它在航空航天、汽车等高技术产业具有重要应用价值。
随着我国航空航天、汽车等领域的快速发展，氧化锆的需求将持续增长。
3.碳化硅：碳化硅作为一种具有巨大潜力的半导体材料，在未来信息技术、新能源等领域具有广阔的应用前景。
我国政府对碳化硅产业的支持力度不断加大，碳化硅产业有望实现快速发展。
三、对比二氧化硅、氧化锆、碳化硅的优缺点1.优点：- 二氧化硅：成本低、性能稳定、应用广泛；- 氧化锆：高熔点、高强度、高抗氧化性、热稳定性好；- 碳化硅：高硬度、高热导率、高抗弯强度、半导体性能。
2.缺点：- 二氧化硅：抗磨损性能较差；- 氧化锆：加工难度大，成本较高；- 碳化硅：制备工艺复杂，成本高，产业化程度低。
二氧化硅与信息材料课件
坚硬难熔的固体, 熔沸点比较高, 不溶 于水, 硬度比较大。
基本结构单元为硅氧四面体[Si2O4], 晶体中不存在二氧化硅分子, SiO2是化学式不是分子式。
Si
o
180º
109º28´
二氧化硅粉尘的危害
二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途, 但有时也会对人体造成危害。如果人长期 吸入含有二氧化硅的粉尘, 就会患硅肺病（因硅旧称为矽, 因此硅肺病旧称为矽病）。硅肺是一种职业病, 它的发生及严重程度, 取决于空气中粉尘的含量和粉尘中二氧化硅的含量, 以及与人的接触时间长短等。 长期在二氧化硅粉尘含量较高的地方, 如采矿、翻砂、喷砂、制陶瓷、制耐火材料等场所工作的人易患此 病。
3MgO·CaO·4SiO2 K2O·Al2O3·6SiO2 Na2O ·CaO·6SiO2
的现 装代 饰建 和筑 采离 光不
开 玻 璃
雄伟的古建筑离不开陶瓷砖瓦
原料:
二、玻璃
纯碱、石灰石、石英
设备: 原理:
成分: 性质:
玻璃窑或玻璃熔炉
高温
Na2CO3＋SiO2 ==== Na2SiO3＋CO2↑
硅的制取
高温
SiO2＋2C ＝ Si＋2CO↑
（4）与盐反应
高温
SiO2+CaCO3 ==== CaSiO3+CO2
能否写出SiO2和Na2CO3的反应方程式?
所以，不能用磨口玻璃塞 盛碱性溶液， 如NaOH、KOH、 Na2CO3.Na2SiO3等溶液。
三、硅酸 不溶于水, 不稳定, 弱酸
H2SiO3 == SiO2 + H2O 制取: 强酸制弱酸
§3.3.3 含硅矿物与信息材料
二氧化硅
非金属元素在地壳中的含量
硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳 硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳 构成了 中大部分的岩石、沙子和土壤、 中大部分的岩石、沙子和土壤、 约占地壳总量的90%以上。 以上。 约占地壳总量的 以上
硅的结构
一、硅（Si） ）
１、物理性质 沸点高，硬度大， 熔、沸点高，硬度大，常作为半导体 以化合态存在于自然界，有两种同素异形体： 以化合态存在于自然界，有两种同素异形体： 晶体硅和无定形硅． 晶体硅和无定形硅． ２、化学性质 碳单质在常温下化学性质稳定， 碳单质在常温下化学性质稳定，高温时可与氧 气等活泼非金属反应．常作为还原剂． 气等活泼非金属反应．常作为还原剂． 硅单质在常温下化学性质稳定． 硅单质在常温下化学性质稳定．
水晶
玛瑙
石 英 光 导 纤 维
高温
3、硅的制法 、 高温 SiO2 + 2C == Si + 2CO↑ 4、硅的用途 半导体 、 光电池（将光能转化为电能） 光电池（将光能转化为电能） 硅芯片（用于计算机） 硅芯片（用于计算机） 半导体晶体管及芯片的出现 的出现， 半导体晶体管及芯片的出现， 促进了信息技术革命
集成电路
晶体管
二、二氧化硅（SiO2） 二氧化硅（
与碱反应 CO2+2NaOH=
与碱性氧化 物反应
CO2+Na2O = Na2CO3 CO2 + C == 2CO
高温
与碳反应
SiO2是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应 是不溶于水的酸性氧化物，
一、二氧化硅 **小知识：自然界的二氧化硅（水晶、玛瑙） 小知识： 小知识 自然界的二氧化硅（水晶、玛瑙）
SiO2＋ CaO == CaSiO3
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7、现有Fe2O3和SiO2组成的混合物， 请设计一实验方案，将它们分离开来。
稀盐酸 混合物 滤液 NaOH溶液 沉淀 加热 灼烧 Fe2O3
过滤、 SiO2 洗涤、 烘干
过滤、 洗涤
8、已知 SiO2 和 CO2 都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相 似性 ，某研究性学习小组进行了“实验室制硅”的研究，它们 以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息： ① 工业 上在高温时用木炭粉还原二氧化硅可制得硅 ；② 镁在点燃条 件下即可与二氧化硅反应 ；③ 金属硅化物与稀硫酸反应生成 硫酸盐与硅烷（SiH4）； ④ 硅和二氧化硅均不与稀硫酸反应 ⑤ 硅烷在空气中能自燃。 他们在研究报告中记载着“ …… 选用合适的物质在适宜的条 件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗 涤、干燥，最后称量 …… 在用稀硫酸溶解固体产物时，发现 有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的 63 % 左右”。 ( 1 ）该小组“实验室制硅”的化学方程式是： SiO2+2Mg=Si+2MgO 。 ( 2 ）你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火 花”的原因是 硅烷在空气中能自燃 。
石器——燧石取火 人 类 文 硅酸盐——水泥、玻璃、陶瓷 明 发 二氧化硅——光导纤维 新 展 型 史 材 单晶硅——集成电路 料
传 统 材 料 信 息 材 料
1、从化学的角度看，你知道玛瑙饰品、 石英钟、石英眼镜、水晶的主要成分是 什么吗？ 2、沙子、石英、水晶、硅藻土等都是天 然存在的二氧化硅，关于SiO2，你还知道 哪些内容呢？
1、二氧化硅在自然界以什么形式存在？ 性质又怎样呢? 2、二氧化硅有什么样的物理性质，一 般应从哪些角度进行探究？
（颜色、状态、气味、熔沸点、硬度、 密度、溶解性等。）
3、二氧化硅为什么有这样的物理性质？ 我们一般应从哪些角度进行探究？
一、二氧化硅
（一）存在
二氧化硅广泛存在于自然界中，水晶、 石英、硅藻土、沙子等的主要成分都是 二氧化硅。
2、硅晶体的导电性介于 导体 间。是一种重要的 半导体 。
和 绝缘体 之
3、在常温下，硅晶体的化学性质 比较稳定 。
小结:
硅及其化合物的转化关系
SiF4 CaSiO3 SiO2
Si
H2SiO3
SiCl4
Na2SiO3
１、下列物质的主要成分不是SiO2的是 （
C）
A、石英 B、水晶 C、金刚砂 D、玛瑙
弱氧化性 特殊性
CO2+C = 2CO
与氢氟酸不反应
高温
高温
SiO2+2C = Si+2CO↑ SiO2+4HF= SiF4↑ +2H2O
讨论
二氧化硅化学性质小结
化学性质很稳定， 除氢氟酸外不 与其它酸反应， 但能与碱性氧化物或强碱反应， 属酸性氧化物
二氧化硅的用途
装饰品 光学仪器 耐磨器皿 石英坩埚 光导纤维 精密仪器轴承 石英手表
从氧化物分类角度:
具有酸性氧化物的通性
。氧化性
讨论
1、请举出表现二氧化碳酸性氧化物 的通性和弱氧化性的几个具体实 例，并写出化学方程式。 2、二氧化硅也是一种酸性氧化物，与 二氧化碳有相似的化学性质。请分析 二氧化硅的化学性质，并写出相应的 化学方程式。
比一比:
化合物 二氧化碳 二氧化硅 化学性质 (CO2) (SiO2) SiO2+2NaOH = 酸 与强碱 CO2+2NaOH = Na2CO3+H2O Na2SiO3+H2O 性 反应 相 同 氧 与碱性 高温 化 氧化物 CO2+CaO=CaCO3 SiO2+CaO = CaSiO3 点 物 反应 与水反 CO2+H2O H2CO3 不反应 应
制备纯硅 SiO2
二、硅
1、纯硅的制备：
焦炭 氯气 蒸馏
石英砂
粗硅
高温
高温
液态混合物
氢气
四氯化硅
SiO2＋2C Si＋2Cl2
Si＋2CO↑ SiCl4 Si ＋4HCl
纯硅
SiCl4 ＋2H2
高温
硅的性质
阅读课本,回答下列问题：
1、硅晶体的熔点和沸点都比较 很 大 。
高
。硬度也
２、下列物质不与水反应的是
（
C
）
A、CaO B、CO2 C、SiO2 D、SO2
３、下列试剂的存放方法，正确的是： （ D ） A．氢氧化钠、纯碱以及水玻璃要存 放在带磨砂玻璃塞的试剂瓶中 B．氢氟酸盛放在棕色玻璃试剂瓶 C．液溴盛放在棕色广口瓶中 D．氯水盛放在棕色细口瓶中
４、将固态的氢氧化钠加热至熔融状态，可选 用的器皿是 ( AC ) A.铁坩埚 B.石英坩埚 C.石墨坩埚 D. 蒸发皿
返回用途
返回用途
光学镜片
返回用途
玛瑙研钵
返回用途
母婴图
水晶产品
我们伟大的主席——毛泽东同志的灵柩
返回用途
紫水晶
石英砂
水晶 石英砂
黄沙
（二）物理性质
熔沸点很高, 不溶于水。
硬度很大，
二氧化硅结构图
知识迁移!
二氧化硅的化学性质如何呢？学习一种 新物质的性质我们往往可以找一种熟悉 的、跟它比较有可比性的物质进行对比 学习。你觉得应该找哪一种物质进行对 比学习？讲讲你的理由？
二氧化碳有哪些化学性质呢？
5．将过量的CO2分别通入① CaCl2溶液； ② Na2SiO3溶液；③ Ca(OH)2溶液；④ 饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉 淀析出的是 （ B ） A．①②③④ B．②④ C．①②③ D．②③
6、现有硫酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色 物质，若只用一种试剂将它们区别开来，该试 剂是 （C ）
作业：课本P83—— 4、5、6、7
【 讨论： 】
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？(玻璃中含有 SiO2)
防止玻璃中的SiO2与 NaOH溶液反应生成有 粘性的Na2SiO3，使瓶 塞和瓶口粘在一起。
1、信息量大，每根光纤理论上 可同时通过10亿路电话。 2、质量小：每公里27g，不怕 腐蚀。 3、性能好，抗电磁干扰、保密 性强。 4、成本低：每公里1万元左右。