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1、一、单质硅与半导体材料一、单质硅与半导体材料1硅元素硅元素(1)存在存在在地壳中的含量：居在地壳中的含量：居位，自然界中存在形态：全位，自然界中存在形态：全部部以以(2)主要存在形式：主要存在形式：和和等等第二第二化合态的形式存在化合态的形式存在二氧化硅二氧化硅硅酸盐硅酸盐2单质硅单质硅单质硅有单质硅有和和两种，晶体硅结构与两种，晶体硅结构与类似类似(1)物理性质物理性质晶体硅晶体硅无定形硅无定形硅金刚石金刚石色色泽泽硬度硬度熔沸点熔沸点导电导电性性灰黑色有金属光灰黑色有金属光泽泽大大高高介于介于导导体与体与绝缘绝缘体之体之间间(2)化学性质化学性质常温下常温下加热时加热时(3)工业制法工业制
2、法用焦炭和用焦炭和SiO2在电炉中反应得粗硅，反应的化学方程在电炉中反应得粗硅，反应的化学方程式为：式为：(4)主要用途主要用途广泛用做半导体材料、生产硅合金等广泛用做半导体材料、生产硅合金等1 1在半导体工业中有这样一句话在半导体工业中有这样一句话“从沙滩到用户从沙滩到用户”，谈，谈谈你是如何理解的？谈你是如何理解的？提示：提示：沙子的主要成分是沙子的主要成分是SiO2，单质，单质Si就是从就是从SiO2中提中提 取出来的，纯硅制成的芯片是各种计算机、微电子产品取出来的，纯硅制成的芯片是各种计算机、微电子产品 的核心，而这些产品已深入到百姓人家的核心，而这些产品已深入到百姓人家很大很大很高很
3、高SiO22NaOH=Na2SiO3H2Oc.与碳酸盐（如与碳酸盐（如N2CO3、CaCO3等）反应等）反应.化学方化学方程式为：程式为：；.与氢氟酸反应化学方程式为：与氢氟酸反应化学方程式为：.高温下与焦炭反应化学方程式为：高温下与焦炭反应化学方程式为：.SiO24HF=SiF42H2O2光导纤维光导纤维(1)主要成分：主要成分：.(2)用途：用于通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控、用途：用于通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控、医疗器械制造等方面医疗器械制造等方面(3)优点：耐腐蚀、传送量大、损耗少、抗干扰等优点：耐腐蚀、传送量大、损耗少、抗干扰等SiO22能否依据能否依据Na2CO3SiO
4、2Na2SiO3CO2说明说明H2SiO3的酸性比的酸性比H2CO3强？强？提示：提示：不能因为酸盐互化关系：强酸弱酸盐强不能因为酸盐互化关系：强酸弱酸盐强 酸盐弱酸，仅适用于常温下水溶液中进行的反应，酸盐弱酸，仅适用于常温下水溶液中进行的反应，而该反应是在高温且干态下进行，故只能从化学平衡而该反应是在高温且干态下进行，故只能从化学平衡 移动角度去解释反应发生的原因：生成物移动角度去解释反应发生的原因：生成物CO2为气为气 体，及时离开反应体系，使化学反应得以向右进行体，及时离开反应体系，使化学反应得以向右进行三、硅酸盐与无机非金属材料三、硅酸盐与无机非金属材料1硅酸及其盐硅酸及其盐(1)硅酸
5、硅酸水溶性：水溶性：溶于水，酸性比溶于水，酸性比H2CO3，受热或在干燥空，受热或在干燥空气中易分解，化学方程式为：气中易分解，化学方程式为：.(2)硅酸钠硅酸钠(Na2SiO3)其水溶液俗称其水溶液俗称，有黏性；其水溶液因，有黏性；其水溶液因而显而显碱性，长期露置于空气中会变碱性，长期露置于空气中会变，有关反应的化学方，有关反应的化学方程式为程式为.不不弱弱Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3水玻璃水玻璃水解水解浑浊浑浊2传统无机非金属材料传统无机非金属材料纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英石灰石、黏土石灰石、黏土玻璃玻璃水泥水泥主要成分主要成分3CaOSiO2，2CaOS
6、iO2，3CaOAl2O3重要特性重要特性无固定熔点无固定熔点Na2SiO3，CaSiO3，SiO2水硬性水硬性3新型无机非金属材料的种类和用途新型无机非金属材料的种类和用途材料材料类别类别主要特性主要特性示例示例用途用途高温高温结结构构陶瓷陶瓷能承受能承受 ，强强度度 陶瓷陶瓷汽汽轮轮机叶片、机叶片、轴轴承、承、永久性模具等永久性模具等半半导导体陶体陶瓷瓷具有具有 特性特性 陶瓷陶瓷集成集成电电路中路中的半的半导导体体光学光学材料材料具有具有 特性特性 光光缆缆通通讯讯、医、医疗疗、照明等照明等生物生物陶瓷陶瓷具有具有 功能功能 陶瓷陶瓷人造骨、人造关人造骨、人造关节节、接骨螺接骨螺钉钉高温
7、高温高高氮化硅氮化硅电电学学氧化氧化锡锡光学光学光光导纤维导纤维生物生物氧化氧化铝铝3盛放碱性溶液的试剂瓶，为什么不能用玻璃塞？盛放碱性溶液的试剂瓶，为什么不能用玻璃塞？提示：提示：玻璃中含有玻璃中含有SiO2，SiO2能够与碱性溶液缓慢反应能够与碱性溶液缓慢反应生成具有黏合性的生成具有黏合性的Na2SiO3，从而使瓶塞与瓶口黏在一起，从而使瓶塞与瓶口黏在一起，不易分开不易分开感受感受鉴赏鉴赏1(2009广东高考广东高考)下列关于硅单质及其化合物的说法正下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是确的是()硅是构成一些岩石和矿物的基本元素硅是构成一些岩石和矿物的基本元素水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐
8、制品水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料ABCD解题指导解题指导选硅是构成一些岩石和矿物的基本元素，水选硅是构成一些岩石和矿物的基本元素，水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐制品，而水晶的成分是泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐制品，而水晶的成分是SiO2；光导纤维的主要成分是光导纤维的主要成分是SiO2.C解题指导解题指导选选根据酸盐之间复分解反应进行的方向判根据酸盐之间复分解反应进行的方向判断酸性强弱一般是在常温湿态下适用，在高温干态下不适用，断酸性强弱一般是在常温湿态下适用，在高温干
9、态下不适用，事实上碳酸酸性比硅酸强，故事实上碳酸酸性比硅酸强，故A项错误；项错误；CO2和和SiO2属不同类属不同类型晶体，在物理性质方面有很大差异，故型晶体，在物理性质方面有很大差异，故B项错误；项错误；SiO2与与氢氟酸反应，不属于酸性氧化物与酸的一般反应，在此反应氢氟酸反应，不属于酸性氧化物与酸的一般反应，在此反应中中SiO2没有表现碱性，故没有表现碱性，故C项错误；项错误；SiO2虽属于酸性氧化物，虽属于酸性氧化物，但不能直接与但不能直接与H2O反应生成反应生成H2SiO3，D项正确项正确D3(2011山东威海统考山东威海统考)青石棉青石棉(cricidolite)是一种致癌物质，是一
10、种致癌物质，其化学式为其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2(化学组成可表示为：化学组成可表示为：Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O)青石棉用稀硝酸溶液处理时，青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有还原产物只有NO，下列说法正确的是，下列说法正确的是()A青石棉不属于硅酸盐原料青石棉不属于硅酸盐原料B青石棉中含有一定量的石英晶体青石棉中含有一定量的石英晶体C青石棉属于新型无机非金属材料青石棉属于新型无机非金属材料D1mol青石棉能使青石棉能使1mol稀硝酸被还原稀硝酸被还原D思考思考领悟领悟教师备课园地教师备课园地2CO2和和SiO2的比较的比较感受感受鉴赏鉴赏4制备硅半导体材料
11、必须先得到高纯硅三氯甲硅烷制备硅半导体材料必须先得到高纯硅三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：程示意图如下：写出由纯写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式制备高纯硅的化学反应方程式_.整个制备过程必须严格控制无水无氧整个制备过程必须严格控制无水无氧SiHCl3遇水剧烈遇水剧烈反应生成反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应和另一种物质，写出配平的化学反应方程式方程式_；H2还原还原SiHCl3过程中若混入过程中若混入O2，可能引起的后果是，可能引起的后果是_5下列有关硅材料的说法正确
12、的是下列有关硅材料的说法正确的是_(填字母填字母)A碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥B氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光光导纤维导纤维D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高很高E盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅答案答案 A、B、C思考思考领悟领悟教师备课园地教师备课园地一般情况下，因为碳酸
13、的酸性比硅酸强，可发生反应如一般情况下，因为碳酸的酸性比硅酸强，可发生反应如Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，即符合，即符合“较强酸制较强酸制较弱酸较弱酸”的复分解反应规律而上述反应之所以能进行，是的复分解反应规律而上述反应之所以能进行，是因为该反应不是在水溶液中，而是在高温条件下发生的，从因为该反应不是在水溶液中，而是在高温条件下发生的，从化学平衡的角度理解，高温时，化学平衡的角度理解，高温时，SiO2这种高沸点，难挥发的固这种高沸点，难挥发的固体制得了低沸点，易挥发的体制得了低沸点，易挥发的CO2气体，因气体，因CO2生成后离开反应体系使反应向右进行到底生成后离开反应体
14、系使反应向右进行到底.考考 情情 分分 析析 近几年高考对硅及其化合物的考查，主要考点集中在近几年高考对硅及其化合物的考查，主要考点集中在三个方面：一是硅、二氧化硅的用途；二是硅及其化合物三个方面：一是硅、二氧化硅的用途；二是硅及其化合物的性质；三是硅及其化合物的制备常见的题型为选择题的性质；三是硅及其化合物的制备常见的题型为选择题和实验题和实验题硅及其化合物的用途越来越受到人们的重视，许多高科硅及其化合物的用途越来越受到人们的重视，许多高科技领域的新型无机非金属材料都与硅有关，因此，近几年技领域的新型无机非金属材料都与硅有关，因此，近几年有关硅及其化合物的考题越来越多，备受高考命题专家的有关
15、硅及其化合物的考题越来越多，备受高考命题专家的青睐，已成为现在高考的新热点青睐，已成为现在高考的新热点预测今后高考命题方向是综合试题，以硅及其化合物预测今后高考命题方向是综合试题，以硅及其化合物知识为载体，结合基本概念、基本理论、化学计算或结合知识为载体，结合基本概念、基本理论、化学计算或结合其他元素及化合物知识进行综合性命题，以考查学生思维其他元素及化合物知识进行综合性命题，以考查学生思维能力；同时，随着化学与高科技的联系日益密切，硅酸盐能力；同时，随着化学与高科技的联系日益密切，硅酸盐以及新型无机材料的知识也可能会出现在大综合试题中以及新型无机材料的知识也可能会出现在大综合试题中考考题题印
16、印证证1(2010山东高考山东高考)下列推断正确的是下列推断正确的是()ASiO2是酸性氧化物，能与是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应溶液反应BNa2O、Na2O2组成元素相同，与组成元素相同，与CO2反应产物也相同反应产物也相同CCO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在定存在D新制氯水显酸性，向其中滴加少量紫色石蕊试液，新制氯水显酸性，向其中滴加少量紫色石蕊试液，充分振荡后溶液呈红色充分振荡后溶液呈红色答案：答案：A解析：解析：本题考查无机化合物的性质本题考查无机化合物的性质SiO2与与NaOH溶液反应溶液反应的化学方程式为的化学方程式为SiO
17、22NaOH=Na2SiO3H2O，符合酸，符合酸性氧化物的定义，性氧化物的定义，A选项正确；选项正确；Na2O与与CO2反应生成反应生成Na2CO3，Na2O2与与CO2反应的产物为反应的产物为Na2CO3和和O2，B选项错选项错误；误；NO在常温下与空气中的在常温下与空气中的O2迅速反应生成迅速反应生成NO2，化学方，化学方程式为程式为2NOO2=2NO2，C选项错误；新制氯水中存在选项错误；新制氯水中存在H和和HClO，具有酸性和漂白性，所以滴加紫色石蕊试液，具有酸性和漂白性，所以滴加紫色石蕊试液振荡，溶液先变红后退色，振荡，溶液先变红后退色，D选项错误选项错误2(2010福建高考福建高
18、考)下表各组物质中，满足下图物质一步转下表各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是化关系的选项是()选项选项XYZANaNaOHNaHCO3BCuCuSO4Cu(OH)2CCCOCO2DSiSiO2H2SiO3答案：答案：C3(2010江苏高考江苏高考)下列有关物质的性质或应用的说法不下列有关物质的性质或应用的说法不正确的是正确的是()A二氧化硅是生产光纤制品的基本原料二氧化硅是生产光纤制品的基本原料B水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂C盐析可提纯蛋白质并保持其生理活性盐析可提纯蛋白质并保持其生理活性D石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二
19、烯.解析：解析：本题考查物质的用途，意在考查考生了解与识记本题考查物质的用途，意在考查考生了解与识记常见有机物和无机物的用途的能力常见有机物和无机物的用途的能力D项，石油裂解可以项，石油裂解可以得到乙烯、丙烯和丁二烯，故不正确得到乙烯、丙烯和丁二烯，故不正确答案：答案：D4(2009四川高考四川高考)开发新材料是现代科技发展的方向之开发新材料是现代科技发展的方向之一下列有关材料的说法正确的是一下列有关材料的说法正确的是()A氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料BC60属于原子晶体，用于制造纳米材料属于原子晶体，用于制造纳米材料C纤维素乙酸酯属于天然高分子材料纤维素乙酸酯
20、属于天然高分子材料D单晶硅常用于制造光导纤维单晶硅常用于制造光导纤维解析：解析：B项，项，C60属于分子晶体；属于分子晶体；C项，纤维素乙酸酯不是天项，纤维素乙酸酯不是天然高分子材料；然高分子材料；D项，二氧化硅常用于制造光导纤维项，二氧化硅常用于制造光导纤维答案：答案：A解析：解析：选项选项A，根据置换反应和化合反应的概念即可判断，根据置换反应和化合反应的概念即可判断，正确；选项正确；选项B，根据反应，根据反应可知还原性焦炭大于硅，根据反可知还原性焦炭大于硅，根据反应应可知还原性氢气大于硅，正确；选项可知还原性氢气大于硅，正确；选项C，在三个反应中，在三个反应中，硅元素的化合价从硅元素的化合
21、价从0价变为价变为4价或从价或从4价变为价变为0价，故每消价，故每消耗或生成耗或生成28g硅，转移电子均为硅，转移电子均为4mol，正确；选项，正确；选项D，反应，反应中得到的易挥发的中得到的易挥发的SiCl4分离出来后再用氢气还原才可以得到分离出来后再用氢气还原才可以得到高纯硅，故原操作不正确高纯硅，故原操作不正确答案：答案：D6(2011湖南长郡模拟湖南长郡模拟)高岭土高岭土(Al2O32SiO22H2O)是制造瓷是制造瓷器的主要原料，其组成可以表示为器的主要原料，其组成可以表示为Al2Si2Ox(OH)y.其中其中x、y的数值分别是的数值分别是()A7、2B5、4C6、3D3、6解析：解析：根据元素守恒关系可知氢原子为根据元素守恒关系可知氢原子为4，进而推知，进而推知x为为5.答案：答案：B