硅材料基础知识
硅si的化学性质物理性质化学分子式等等一些基本的知识
硅si的化学性质物理性质化学分子式等等一些基本的知识硅硅guī（台湾、香港称矽xī）是一种化学元素，它的化学符号是Si，旧称矽。
原子序数14，相对原子质量28.09，有无定形和晶体两种同素异形体，同素异形体有无定形硅和结晶硅。
属于元素周期表上IVA族的类金属元素。
晶体结构：晶胞为面心立方晶胞。
硅(矽)原子体积:(立方厘米/摩尔)12.1元素在太阳中的含量:(ppm)900元素在海水中的含量:(ppm)太平洋表面0.03地壳中含量：（ppm）277100氧化态：Main Si+2, Si+4Other化学键能：(kJ /mol)Si-H 326Si-C 301Si-O 486Si-F 582Si-Cl 391Si-Si 226热导率: W/(m·K)149晶胞参数：a = 543.09 pmb = 543.09 pmc = 543.09 pmα=90°β=90°γ=90°莫氏硬度：6.5声音在其中的传播速率：（m/S）8433电离能(kJ/ mol)M - M+ 786.5M+ - M2+ 1577.1M2+ - M3+ 3231.4M3+ - M4+ 4355.5M4+ - M5+ 16091M5+ - M6+ 19784M6+ - M7+ 23786M7+ - M8+ 29252M8+ - M9+ 33876M9+ - M10+ 38732晶体硅为钢灰色，无定形硅为黑色，密度2.4克／立方厘米，熔点1420℃，沸点2355℃，晶体硅属于原子晶体，硬而有光泽，有半导体性质。
硅的化学性质比较活泼，在高温下能与氧气等多种元素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液，用于造制合金如硅铁、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％，结晶型的硅是暗黑蓝色的，很脆，是典型的半导体。
高一化学《硅》课件
硅元素是地壳中第二丰富的元素， 仅次于氧元素
硅元素在岩石、矿物、土壤、植物 和动物中都有存在
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硅元素主要以二氧化硅、硅酸盐等 形式存在
硅元素在自然界中主要以硅酸盐的 形式存在，如石英、长石、云母等 矿物
物理性质：无色透明，硬度高，熔 点高，导电性差
应用：广泛应用于半导体、太阳能 电池、光纤等领域
硅烷醇：SiH3OH，无色液体，易溶于水
硅烷醇醚：SiH3O-CH2-，无色液体，易 溶于水
硅烷醇盐：SiH3O-，无色液体，易溶于 水
硅烷醇酮：SiH3O-CH2-CO-，无色液体， 易溶于水
硅在高科技领域的 应用
硅是半导体工业的主要材料 硅的物理性质：导电性、热导率、光学性质等 硅的化学性质：稳定性、耐腐蚀性等 硅在半导体工业中的应用：集成电路、太阳能电池、LED等
三氧化二硅是一 种重要的半导体 材料，广泛应用 于电子、光学等 领域
硅的氧化物在自 然界中广泛存在， 如石英、硅藻土 等
硅酸酐：硅酸酐是硅酸和硅酸盐的统称，包括硅酸、硅酸盐等 硅酸酐的性质：硅酸酐具有很强的酸性，能与碱反应生成硅酸盐 硅酸酐的应用：硅酸酐广泛应用于玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料等领域
硅酸酐的制备：硅酸酐可以通过硅酸盐与酸反应、硅酸盐与碱反应等方式制备
硅对土壤的影响：硅是土壤中重要的微量元素，可以改善土壤结构，提高土壤肥力。 硅对水体的影响：硅可以降低水体中的重金属含量，改善水质。 硅对生物的影响：硅是生物体必需的微量元素，可以促进生物体的生长和发育。 硅对环境的影响：硅可以改善土壤和水体的环境，提高生物多样性。
硅元素是人体必需的微量 元素之一
未来展望和总结
硅材料在半导体领域的应用将更加广泛，如高性能计算、人工 智能等领域
硅集成电路专业考试基础知识
1.常用的半导体材料为何选择硅（1）硅的丰裕度。
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℃>锗937℃（3）更宽的工作温度。
增加了半导体的应用围和可靠性；（4）氧化硅的自然生成，高质量、稳定的电绝缘材料si,金刚石110面（线）密度最大，111面（线）密度最小2.缺陷：原生缺陷（生长过程）、有害杂质（加工过程）（1）点缺陷：自间隙原子、空位、肖特基缺陷（原原子跑到表面）、弗伦克尔缺陷（原原子进入间隙）、外来原子（替位式、间隙式）（2）线缺陷：位错（刃位错（位错线垂直滑移方向）、螺位错（位错线平行滑移方向）、扩展位错（T增大，位错迁移））（3）面缺陷：层错（分界面上的缺陷，与原子密堆积结构次序错乱有关）（4）体缺陷：杂质沉积析出（5）有害杂质：1）杂质条纹：电活性杂质的条纹状缺陷，造成晶体电阻率的微区不均匀性2）有害杂质(三类)：非金属、金属和重金属非金属：O,C重金属：铁、铜（引入复合中心，减小载流子寿命；易在位错处沉积）金属:Na,K（引入浅能级中心，参与导电；Al引入对N型材料掺杂起补偿作用）3.对衬底材料要求：通过单晶生长过程中的质量控制和后续处理来提高单晶的质量,使之趋于完美。
减少单晶材料缺陷和有害杂质的后续处理方法通常采用吸除技术。
吸除技术主要有物理吸除、溶解度增强吸除和化学吸除。
1）物理：本征，背面损伤，应力，扩散2）溶解度增强：T增加，固溶度增加，杂质运动能力增加，难以沉积3）化学：含氮气体与硅表金属杂质反应，产生挥发性产物缺陷要求，参数均匀性要求，晶片平整度要求4.将籽晶与多晶棒紧粘在一起,利用分段熔融多晶棒,在熔区由籽晶移向多晶另一端的过程中,使多晶转变成单晶体。
1)水平区熔法（布里吉曼法）---GaAs单晶2)悬浮区熔法(FZ)可制备硅、锗、砷化镓等多种半导体单晶材料5.单晶整形：单晶棒存在细径、放肩部分和尾部。
从晶片等径和电阻率均匀性要求出发,必须去掉这些部分,保留等颈部分。
硅的基本性质
硅的基本性质(共36页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章硅的基本性质硅属元素周期表第三周期ⅣA族，原子序数l4，原子量28．085。
硅原子的电子排布为1s22s22p63s23p2，原子价主要为4价，其次为2价，因而硅的化合物有二价化合物和四价化合物，四价化合物比较稳定。
地球上硅的丰度为25．8％。
硅在自然界的同位素及其所占的比例分别为：28Si为92．23％，29Si为4．67％，30Si为3．10％。
硅晶体中原子以共价键结合，并具有正四面体晶体学特征。
在常压下，硅晶体具有金刚石型结构，晶格常数a=0．5430nm，加压至l5GPa，则变为面心立方型，a=0．6636nm。
硅是最重要的元素半导体，是电子工业的基础材料，它的许多重要的物理化学性质，如表1．1 所示。
表1．1 硅的物理化学性质(300K)[4，6]①本书中关于分子、原子、离子密度、浓度的单位简写为cm-3或cm-2。
续表性质符号单位硅(Si)磁化率德拜温度介电常数本征载流子浓度本征电阻率电子迁移率空穴迁移率电子有效质量空穴有效质量电子扩散系数空穴扩散系数禁带宽度(25℃) 导带有效态密度价带有效态密度器件最高工作温度χθDε0n iρiμnμpm n﹡m p﹡D nD pE g(△W e)N cN v厘米-克-秒电磁制K个／cm3Ω·cmcm2／(V·s)cm2／(V·s)ggcm2／scm2／seVcm-3cm-3℃×10-6650×1010×l051350480m n﹡‖=m n﹡⊥=m h﹡p=m l﹡p = (4K)×1019×10192501．1 硅的基本物理和化学性质1．1．1 硅的电学性质半导体材料的电学性质有两个十分突出的特点，一是导电性介于导体和绝缘体之间，其电阻率约在10-4～1010Ω·cm范围内；二是电导率和导电型号对杂质和外界因素(光、热、磁等)高度敏感。
多晶硅的基础知识
多晶硅的基础知识重要的半导体材料，化学元素符号Si，电子工业上使用的硅应具有高纯度和优良的电学和机械等性能。
硅是产量最大、应用最广的半导体材料，它的产量和用量标志着一个国家的电子工业水平。
在研究和生产中，硅材料与硅器件相互促进。
在第二次世界大战中，开始用硅制作雷达的高频晶体检波器。
所用的硅纯度很低又非单晶体。
1950年制出第一只硅晶体管，提高了人们制备优质硅单晶的兴趣。
1952年用直拉法(CZ)培育硅单晶成功。
1953年又研究出无坩埚区域熔化法(FZ)，既可进行物理提纯又能拉制单晶。
1955年开始采用锌还原四氯化硅法生产纯硅，但不能满足制造晶体管的要求。
1956年研究成功氢还原三氯氢硅法。
对硅中微量杂质又经过一段时间的探索后，氢还原三氯氢硅法成为一种主要的方法。
到1960年，用这种方法进行工业生产已具规模。
硅整流器与硅闸流管的问世促使硅材料的生产一跃而居半导体材料的首位。
60年代硅外延生长单晶技术和硅平面工艺的出现，不但使硅晶体管制造技术趋于成熟，而且促使集成电路迅速发展。
80年代初全世界多晶硅产量已达2500吨。
硅还是有前途的太阳电池材料之一。
用多晶硅制造太阳电池的技术已经成熟；无定形非晶硅膜的研究进展迅速；非晶硅太阳电池开始进入市场。
化学成分硅是元素半导体。
电活性杂质磷和硼在合格半导体和多晶硅中应分别低于0.4ppb和0.1ppb。
拉制单晶时要掺入一定量的电活性杂质，以获得所要求的导电类型和电阻率。
重金属铜、金、铁等和非金属碳都是极有害的杂质，它们的存在会使PN结性能变坏。
硅中碳含量较高，低于1ppm者可认为是低碳单晶。
碳含量超过3ppm时其有害作用已较显著。
硅中氧含量甚高。
氧的存在有益也有害。
直拉硅单晶氧含量在5～40ppm范围内；区熔硅单晶氧含量可低于1ppm。
硅的性质硅具有优良的半导体电学性质。
禁带宽度适中，为1.21电子伏。
载流子迁移率较高，电子迁移率为1350厘米2/伏•秒，空穴迁移率为480厘米2/伏•秒。
半导体基本知识介绍
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单个原子的能级和晶体能级
原子能级分裂为能带 原子轨道 原子能级
单个原子中电子的能级
晶体中电子的能带
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导体、绝缘体与半导体的能带
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半导体的导电机构
半导体中的载流子 本征激发和本征载流子浓度 热平衡和平衡载流子 深能级杂质和浅能级杂质 N型半导体和P型半导体 多数载流子与少数载流子 杂质补偿 载流子的漂移运动 电阻率
2晶系中常用的一些晶面
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原子的基本结构
硅在元素周期表中的原子序数为14，其原子核有14个正电荷，核 周围有14个电子。电子呈“壳层”结构分布，每一壳层有数量不 等、形状不同（圆或椭圆）、方位不同的轨道，每个轨道最多只 有两个状态不同的电子，它们的自旋方向相反。硅原子的14个电 子占有三个壳层，从里向外各壳层电子轨道数分别是1、4、2，电 子数依次为2、8、4。 不同轨道电子核引力不同，故能量不同。最外层轨道电子受束缚 最弱，能量最大，容易受外界作用挣脱束缚成为自由电子。这一 层电子称为价电子，硅的最外层有4个价电子。
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晶体中的化学键
晶体原子（或离子）之间靠力的作用结合在一起。原子（或离子）间的这种结合力称为化学 键。典型的化学键有以下几种。
• 离子键
金属性强的原子与非金属性强的原子组成晶体（如氯化钠）时，金属性强的原子（如钠）失 去价电子而变成带正电的离子（如钠离子Na+），非金属性强的原子（如氯）得到价电子而变 成带负电的离子（如氯离子Cl－）。具有相反电荷的离子Na+ 与Cl－ 彼此靠静电引力结合，组 成氯化钠晶体。这种正负离子间的静电引力（结合力）称为离子键。由正负离子组成的晶体 称为离子晶体。
多晶硅的基础知识
多晶硅的基础知识重要的半导体材料，化学元素符号Si，[wiki]电子[/wiki]工业上使用的硅应具有高纯度和优良的电学和[wiki]机械[/wiki]等性能。
硅是产量最大、应用最广的半导体材料，它的产量和用量标志着一个国家的电子工业水平。
在研究和生产中，硅材料与硅器件相互促进。
在第二次世界大战中，开始用硅制作雷达的高频晶体检波器。
所用的硅纯度很低又非单晶体。
1950年制出第一只硅晶体管，提高了人们制备优质硅单晶的兴趣。
1952年用直拉法(CZ)培育硅单晶成功。
1953年又研究出无坩埚区域熔化法(FZ)，既可进行物理提纯又能拉制单晶。
1955年开始采用锌还原四氯化硅法生产纯硅，但不能满足制造晶体管的要求。
1956年研究成功[wiki]氢[/wiki]还原三氯氢硅法。
对硅中微量杂质又经过一段时间的探索后，氢还原三氯氢硅法成为一种主要的方法。
到1960年，用这种方法进行工业生产已具规模。
硅整流器与硅闸流管的问世促使硅材料的生产一跃而居半导体材料的首位。
60年代硅外延生长单晶技术和硅平面工艺的出现，不但使硅晶体管制造技术趋于成熟，而且促使集成电路迅速发展。
80年代初全世界多晶硅产量已达2500吨。
硅还是有前途的太阳电池材料之一。
用多晶硅制造太阳电池的技术已经成熟；无定形非晶硅膜的研究进展迅速；非晶硅太阳电池开始进入市场。
化学成分硅是元素半导体。
电活性杂质磷和硼在合格半导体和多晶硅中应分别低于0.4ppb和0.1ppb。
拉制单晶时要掺入一定量的电活性杂质，以获得所要求的导电类型和电阻率。
重金属铜、金、铁等和非金属碳都是极有害的杂质，它们的存在会使PN结性能变坏。
硅中碳含量较高，低于1ppm者可认为是低碳单晶。
碳含量超过3ppm时其有害作用已较显著。
硅中氧含量甚高。
氧的存在有益也有害。
直拉硅单晶氧含量在5～40ppm范围内；区熔硅单晶氧含量可低于1ppm硅的性质硅具有优良的半导体电学性质。
禁带宽度适中，为1.21电子伏。
硅钢基础知识
硅钢带的生产1903 年美国和德国首先生产了热轧硅钢。
美国阿姆柯钢公司于 1935 年开始生产冷轧取向硅钢，20 世纪 40 年代初生产无取向硅钢。
50 年代主要工业发达国家陆续引进阿姆柯技术专利。
70 年代前，世界约 80％取向硅钢都按此专利生产。
1968 年日本新日铁正式生产高磁感取向硅钢(Hi-B 钢)。
从 1971 年开始，美国等 6 个国家引进了日本 Hi—B 钢专利。
从 1968 年开始，日本在冷轧电工钢产品质量、制造技术和装备、开发新产品和新技术、科研和测试技术各方面都远超过美国，处于领先地位。
我国太原钢铁(集团)公司于 1954 年首先生产热轧硅钢。
1957 年钢铁研究总院研制成功冷轧取向硅钢，到 1973 年已掌握阿姆柯技术专利要点。
1974 年武汉钢铁(集团)公司从日本新日铁引进冷轧硅钢制造装备和专利，1979 年正式生产 11 个牌号的冷轧取向及无取向硅钢。
4．1电工钢的分类及性能4．1．1电工钢的分类电工钢按其成分分为低碳低硅(碳含量很低，硅的质量分数小于 0．5％)电工钢和硅钢两类；按最终加工成形的方法分为热轧硅钢和冷轧硅钢两大类；按其磁各向异性分为取向电工钢和无取向电工钢。
热轧硅钢板均系无取向硅钢，硅钢的磁各向异性是在冷轧后通过二次再结晶过程发展而成的，因此只有冷轧电工钢才有取向与无取向之分。
由于产品的用途不同对磁各向异性的要求不同。
在旋转状态下工作的电机要求电工钢磁各向同性，用无取向电工钢制造；变压器在静止状态下工作，要求沿一个方向磁化(轧制方向)，用冷轧取向硅钢制造，因此取向硅钢又称变压器钢。
我国电工用热轧硅钢薄板的国家标准号为 GB5212—85；从 20 世纪 60 年代开始，主要工业发达国家陆续停止了热轧硅钢板的生产。
我国冷轧晶粒取向、无取向磁性钢带(片)的国家标准号为 GB2521—1996。
标准中的牌号表示方法为：以字母 W 表示无取向钢带(片)；以字母 Q 表示取向钢带(片)；以字母 G 表示取向钢中的高磁感材料。
硅胶基础知识
有机硅基础知识什么是有机硅：有机硅产品的基本结构单元是由硅－氧链节构成的，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。
因此，在有机硅产品的结构中既含有" 有机基团"，又含有"无机结构"，这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身。
与其他高分子材料相比，有机硅产品的最突出性能是：耐温特性有机硅产品是以硅－氧〔Si－O〕键为主链结构的，C－C键的键能为82.6千卡/克分子，Si－O键的键能在有机硅中为 121千卡/克分子，所以有机硅产品的热稳定性高，高温下〔或辐射照射〕分子的化学键不断裂、不分解。
有机硅不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使用。
无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。
耐候性有机硅产品的主链为－Si－O－，无双键存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。
有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力。
有机硅中自然环境下的使用寿命可达几十年。
电气绝缘性能有机硅产品都具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和外表电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。
因此，它们是一种稳定的电绝缘材料，被广泛应用于电子、电气工业上。
有机硅除了具有优良的耐热性外，还具有优异的拒水性，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。
生物特性生物活性有机硅是人体必需的一种的营养素。
有机硅是构成人体组织和参与新陈代谢的重要元素。
存于人体的每一个细胞当中，作为细胞构建的支撑，同时帮助其他重要物质如镁，磷，钙等吸收。
人体只能通过食物不断获得有机硅。
科学家们认为，有机硅主要以三种形式存在于人体中：〔一〕可溶性有机硅，占重量的10%〔二〕百分之三十存在于各种细胞基质〔三〕60%用来合成蛋白质这说明我们每天所需的有机硅是相当高。
如果要保持5年，10年甚至于是30年的年轻程度，每天摄入有机硅20-30毫克的有机硅尤为重要。
硅及其化合物
硅及其化合物一．SiO2基础知识：SiO2是硅最重要的化合物，占地壳质量约12%，其存在形态有结晶型和无定型两大类，统称硅石。
SiO2基本结构单元为四面体结构：Si与O按1:2的比例组成立体网状结构。
四．硅单质物性：①存在和形态：自然界中无游离态，主要以硅酸盐和二氧化硅形式存在。
②晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。
③导电性：半导体材料，介于导体和半导体之间。
六．硅酸盐硅酸盐材料：水泥、玻璃、陶瓷、水玻璃（Na2SiO3的水溶液）等硅酸盐组成的表示：如，Na2SiO3→Na2O〃SiO2Al2Si2O5(OH)4→Al2O3·2SiO2·2H2O硅及其化合物之间的转换关系综合能力测试卷一．选择题（共15小题）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．在水玻璃中通入少量的CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为（）A．Na2SiO3B．Na2SiO3与Na2CO3C．SiO2与Na2CO3D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO33．石棉是一类价格低廉的硅酸盐材料，但是有毒，能使人患肺癌．一种叫矿青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22（OH）2正确的是（）A．该物质中Fe元素的化合价为+2价，它属于硅酸盐B．该物质的化学组成可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2OC．1mol该物质能和18molHNO3反应，也能与18mol盐酸反应D．这种石棉属于新型无机非金属材料4．青石棉（cricidolite）是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22（OH）2，青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法正确的是（）A．青石棉是一种易燃品且易溶于水B．青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2OC．1mol Na2Fe5Si8O22（OH）2与足量的硝酸作用，至少需消耗6L 3mol/L HNO3溶液D．1mol Na2Fe5Si8O22（OH）2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5L 2mol/L HF溶液5．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22（OH）2．青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是（）A．青石棉是一种硅酸盐材料B．青石棉中含有一定量的石英晶体C．青石棉的化学组成可表示为Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2OD．1 mol青石棉能将含1 mol HNO3的稀硝酸还原6．古代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载．20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式：BaCuSi2O6其中Cu为+2价），下列有关“汉紫”的说法中不正确的是（）A．用盐的形式表示：BaSiO3•CuSiO3B．用氧化物形式表示：BaO•CuO•2SiO2C．易溶于强酸、强碱D．性质稳定，不易褪色7．北京2008年奥运会金牌“金镶玉”环形玉壁由昆仑玉制成，昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22（OH）2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为（）A．CaO•MgO•SiO2•H2O B．2CaO•5MgO•8SiO2•H2OC．2CaO•MgO•SiO2•2H2O D．5CaO•2MgO•8SiO2•H2O（）④Na NaOH Na2CO3NaHCO3A．①②B．②③C．③④D．②④9．关于硅及其化合物的叙述中，正确的是（）A．硅是良好的半导体材料，可以与NaOH 溶液和氢氟酸反应B．二氧化硅与石灰石反应：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO↑C．用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2+2C Si+2CO2↑D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO210．蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成．现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，得到沉淀X和滤液Y．下列叙述正确的是（）A．沉淀X的成分是SiO2、Fe2O3B．从蛇纹石组成看，其成分皆是碱性氧化物C．溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+D．在溶液Y中加入过量的氨水，过滤得到的沉淀的成分是Fe（OH）3和Mg（OH）2 11．化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH﹣反应，生成Si044﹣，然后Si044﹣迅速水解生成H4Si04，下列有关说法正确的是（）A．原硅酸钠（Na4Si04）能迅速水解，且水解后呈碱性，故Na4Si04为弱电解质B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品C．2HCl+Na2Si03═H2Si03↓+2NaCl说明Cl的非金属性大于SiD．半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指：将二氧化硅制成晶体硅12．下列关于硅的说法不正确的是（）A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．在常温下，硅的化学性质活泼D．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料13．下列有关硅酸盐的说法错误的是（）A．硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成B．硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体C．水玻璃长期暴露在空气中会变质这是因为水玻璃主要发生了氧化还原反应D．传统无机非金属材料的优缺点，抗腐蚀耐高温质脆经不起冲击14．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（）①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料．A．①②B．②③C．①④D．③④15．下列物品或设备：①水泥路桥；②门窗玻璃；③水晶镜片；④石英钟表；⑤玛瑙手镯；⑥硅太阳能电池；⑦光导纤维；⑧计算机芯片．所用材料为SiO2或要用到SiO2的是（）A．⑥⑧B．①②⑦⑧C．①②③④⑤⑦ D．全部二．填空题（共3小题）16．硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用．回答下列问题：（1）陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料，其中生产普通玻璃的主要原料有．（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料．工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如图：①工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃﹣1800℃除生成粗硅外，也可以生产碳化硅，则在电弧炉内可能发生的反应的化学方程式为．②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式．（3）有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝（4）还原炉中发生的化学反应为：．（5）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是．17．几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示：（1）写出图示反应的几种物质的化学式：A，B，C，D，E，F．（2）写出下列反应的化学方程式：①B﹣→A：；②B﹣→E：．（3）写出下列溶液中反应的离子方程式：①A﹣→D；②D﹣→F．18．用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成：（1）蛇纹石：Mg6[Si4O10]（OH）8；（2）钙长石：CaAl2Si2O8；（3）石棉：CaMg3Si4O12（4）钾长石：KAlSiO3O8；（5）玻璃：CaNa2SiO6O14：；（6）黏土：Al4（Si4O10）OH8．三．解答题（共2小题）19．白玉的化学式可用Ca x Mg y Si p O22（OH）2表示（也可用Ca、Mg、Si、H的氧化物表示）．（l）取8.10g白玉粉末灼烧至恒重，固体减少了0.18g，则白玉的摩尔质量为．（2）另取4.05g白玉粉末加入1mol/L的盐酸l00mL中充分溶解，最终得不溶氧化物2.40g．过滤，将滤液和洗涤液合并后往其中加入足量的铁屑，得到气体336mL（标准状况下）．则①p=；②白玉的化学式（用氧化物的形式）表示为．20．按要求填写下列空白．（1）高岭石一种硅酸盐矿物，其化学式为Al4Si4O10（OH）8，用氧化物的形式表示为．（2）除去下列物质中所含杂质（括号内为杂质），写出除去杂质的试剂．①Fe2O3（Al2O3）②NO（NO2）③SO2（HCl）④FeCl2（FeCl3）（3）为鉴定硅产品中是否含有微量铁单质，将硅产品用稀盐酸溶解，取上层清液后需要加入的试剂是（填字母代号）a．氯水b．NaOH溶液c．KSCN溶液d．Na2SO3溶液（4）取A、B两份物质的量浓度相等的NaOH溶液，体积均为50mL，分别向其中通入一定量的CO2后，再分别稀释为100mL．在稀释后的溶液中分别逐滴加入0.1mol•L﹣1的盐酸，产生的CO2的体积（标准状况）与所加盐酸的体积关系如图所示：①A曲线表明，原NaOH溶液通入CO2后，所得溶液中的溶质的化学式为②B曲线表明，原NaOH溶液通入CO2后，所得溶液中的溶质的化学式为③原NaOH溶液的物质的量浓度是mol/L．硅参考答案与试题解析一．选择题（共15小题）1．（2013•路南区校级模拟）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．SiO2【解答】解：二氧化碳先与水玻璃反应生成硅酸和碳酸氢钠，蒸干灼烧时，硅酸分解成二氧化硅和水，碳酸氢钠分解得到碳酸钠、二氧化碳和水；二氧化硅和碳酸钠在高温下又发生反应，生成二氧化碳和硅酸钠，所以最终所得固体是硅酸钠． 故选A．2．（2013•山东模拟）在水玻璃中通入少量的CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为（）A．Na2SiO3B．Na2SiO3与Na2CO3C．SiO2与Na2CO3D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO3【解答】解：通入少量CO2气体时，发生的反应为Na2SiO3+CO2+H2O═Na2CO3+H2SiO3↓，加热后H2SiO3SiO2+H2O，再高温灼烧，SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑，所以最后生成的固体是硅酸钠，故选A．3．（2008•揭阳二模）石棉是一类价格低廉的硅酸盐材料，但是有毒，能使人患肺癌．一种叫矿青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22（OH）2正确的是（）A．该物质中Fe元素的化合价为+2价，它属于硅酸盐B．该物质的化学组成可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2OC．1mol该物质能和18molHNO3反应，也能与18mol盐酸反应D．这种石棉属于新型无机非金属材料【解答】解：A．青石棉中铁元素的化合价由+2价和+3价两种，矿青石棉属于硅酸盐，故A错误；B．青石棉中铁元素的化合价由+2价和+3价两种，根据原子守恒和化合价不变的思想，化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O，故B正确；C．1mol该物质能和18molHNO3反应，能与14mol盐酸反应，故C错误；D．矿青石棉属于无机非金属材料，但不是新型材料，故D错误．故选B．4．（2012秋•朝阳县校级月考）青石棉（cricidolite）是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22（OH）2，青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法正确的是（）A．青石棉是一种易燃品且易溶于水B．青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2OC．1mol Na2Fe5Si8O22（OH）2与足量的硝酸作用，至少需消耗6L 3mol/L HNO3溶液D．1mol Na2Fe5Si8O22（OH）2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5L 2mol/L HF溶液【解答】解：A．青石棉属于硅酸盐，不易燃，也不溶于水，故A错误；B．青石棉中铁元素的化合价由+2价和+3价两种，根据原子守恒和化合价不变的思想，化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O，故B正确；C．6L 3mol/L HNO3溶液中硝酸的物质的量为18mol，青石棉用稀硝酸溶液处理时，亚铁离子被氧化为铁离子，硝酸被还原为一氧化氮，产物为NaNO3、Fe（NO3）3、NO、H2O、SiO2，1mol该物质能和18molHNO3反应，故C正确；D．5.5L 2mol/L HF溶液中HF的物质的量为11mol，1mol青石棉能与34mol氢氟酸反应生成四氟化硅，故D错误．故选BC．5．（2015•上海模拟）青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22（OH）2．青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是（）A．青石棉是一种硅酸盐材料B．青石棉中含有一定量的石英晶体C．青石棉的化学组成可表示为Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2OD．1 mol青石棉能将含1 mol HNO3的稀硝酸还原【解答】解：A．硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称，所以青石棉是一种硅酸盐产品，故A正确；B．硅酸盐中不含二氧化硅，所以青石棉中不含石英晶体，故B错误；C．硅酸盐写成氧化物形式的先后顺序为：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O，故C 正确；D．青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，所以青石棉中含有二价铁离子；根据氧化还原反应中得失电子相等判断青石棉与硝酸的关系式，所以青石棉与硝酸反应的关系式计算得：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O﹣﹣HNO3，所以1mol青石棉能使1mol硝酸被还原，故D正确；故选B．6．（2015春•红河州校级月考）古代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载．20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式：BaCuSi2O6其中Cu为+2价），下列有关“汉紫”的说法中不正确的是（）A．用盐的形式表示：BaSiO3•CuSiO3B．用氧化物形式表示：BaO•CuO•2SiO2C．易溶于强酸、强碱D．性质稳定，不易褪色【解答】解：A．硅酸铜钡中各元素的化合价代数和为0，所以BaCuSi2O x中x为6，用盐的形式表示：BaSiO3•CuSiO3，故A正确；B．硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡用氧化物形式表示：BaO•CuO•2SiO2，故B正确；C．BaCuSi2O6是弱酸盐，所以能和强酸反应，和强碱不反应，故C错误；D．BaCuSi2O6中铜显+2价，二价铜离子不容易被还原，所以性质较稳定，不容易褪色，故D正确；故选C．7．（2014•宜章县校级模拟）北京2008年奥运会金牌“金镶玉”环形玉壁由昆仑玉制成，昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22（OH）2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为（）A．CaO•MgO•SiO2•H2O B．2CaO•5MgO•8SiO2•H2OC．2CaO•MgO•SiO2•2H2O D．5CaO•2MgO•8SiO2•H2O【解答】解：根据硅酸盐改写成氧化物的形式为：活泼金属氧化物•较活泼金属氧化物•二氧化硅•水，同时要遵循原子守恒，Ca2Mg5Si8O22（OH）2可表示为：2CaO•5MgO•8SiO2•H2O，故答案为：B8．（2012秋•金乡县校级期末）下列各组物质依次满足如图所示转化关系的是（图中箭头表④Na NaOH Na2CO3NaHCO3A．①②B．②③C．③④D．②④【解答】解：①b（SiO2）→c（H2SiO3）．一步不能转化，所以①不符合；②Al AlCl3NaAlO2Al（OH）3AlCl3，故②符合；③b（CuO）→c（Cu（OH）2），不能一步实现，故③不符合；④Na NaOH Na2CO3NaHCO3NaOH，故④符合；故选D．9．（2012秋•威海期末）关于硅及其化合物的叙述中，正确的是（）A．硅是良好的半导体材料，可以与NaOH 溶液和氢氟酸反应B．二氧化硅与石灰石反应：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO↑C．用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2+2C Si+2CO2↑D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2【解答】解：A．硅可与NaOH溶液反应生成硅酸钠和氢气；硅可与氢氟酸反应生成四氟化硅气体，故A正确；B．二氧化硅与石灰石反应：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑，故B错误；C．用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2+2C Si+2CO↑，故C错误；D．水泥的主要成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙，故D错误．故选A．10．（2011秋•温州期末）蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成．现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，得到沉淀X和滤液Y．下列叙述正确的是（）A．沉淀X的成分是SiO2、Fe2O3B．从蛇纹石组成看，其成分皆是碱性氧化物C．溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+D．在溶液Y中加入过量的氨水，过滤得到的沉淀的成分是Fe（OH）3和Mg（OH）2【解答】解：混合物中加入过量的盐酸后，氧化镁、氧化铝、氧化铁会与盐酸反应生成氯化镁、氯化铝、氯化铁，而二氧化硅不会溶于盐酸，所以得到的沉淀是二氧化硅，反应后的溶液Y中含有氯化镁、氯化铝、氯化铁和反应剩余的盐酸；A、混合物中加入过量的盐酸后，氧化镁、氧化铝、氧化铁会与盐酸反应生成氯化镁、氯化铝、氯化铁，而二氧化硅不会溶于盐酸，所以得到的沉淀是二氧化硅，故A错误；B、蛇纹石由MgO、A12O3、SiO2、Fe2O3组成，MgO，Fe2O3是碱性氧化物，A12O3是两性氧化物，SiO2是酸性氧化物，故B错误；C、MgO、A12O3、Fe2O3都能与过量盐酸反应生成金属阳离子，且酸过量，则溶液Y中主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+，故C正确；D、在溶液Y中加入过量的氨水，氢氧化铝是两性氢氧化物不溶于弱酸弱碱，所以过滤得到的沉淀的成分是Fe（OH）3、Mg（OH）2、Al（OH）3，故D错误；故选C．11．（2014•安庆二模）化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH﹣反应，生成Si044﹣，然后Si044﹣迅速水解生成H4Si04，下列有关说法正确的是（）A．原硅酸钠（Na4Si04）能迅速水解，且水解后呈碱性，故Na4Si04为弱电解质B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品C．2HCl+Na2Si03═H2Si03↓+2NaCl说明Cl的非金属性大于SiD．半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指：将二氧化硅制成晶体硅【解答】解：A．Na4Si04在水溶液里完全电离，所以Na4Si04为强电解质，Na4Si04是强碱弱酸盐，Si044﹣迅速水解导致溶液呈碱性，故A错误；B．石英玻璃的主要成分是二氧化硅，所以石英玻璃不属于硅酸盐，普通玻璃、陶瓷、水泥的主要成分都是硅酸盐，这三种物质属于传统硅酸盐产品，故B错误；C．该反应说明HCl的酸性大于H2Si03，但HCl不是Cl元素的最高价氧化物的水化物，所以该反应不能说明Cl的非金属性大于Si，故C错误；D．沙子的主要成分是二氧化硅，硅芯片的主要成分是硅，二氧化硅被焦炭还原生成粗硅，粗硅再提纯得到纯硅，所以半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指：将二氧化硅制成晶体硅，故D正确；故选D．12．（2015•湖南校级模拟）下列关于硅的说法不正确的是（）A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．在常温下，硅的化学性质活泼D．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料【解答】解：A．晶体硅的结构与金刚石类似，它是灰黑色有金属光泽的非金属固体，故A 正确；B．硅在元素周期表中处于金属和非金属的过渡位置，所以晶体硅的导电性介于导体和半导体之间，是良好的半导体材料，故B正确；C．常温下，硅的化学性质不活泼，故C错误；D．硅将太阳能转换为电能的常用材料，故D正确．故选C．13．下列有关硅酸盐的说法错误的是（）A．硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成B．硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体C．水玻璃长期暴露在空气中会变质这是因为水玻璃主要发生了氧化还原反应D．传统无机非金属材料的优缺点，抗腐蚀耐高温质脆经不起冲击【解答】解：A．因为硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，所以通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成，故A正确；B．硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下，风化为黏土形成土壤胶体，吸附土壤里的营养离子使土壤营养化，故B正确；C．水玻璃暴露在空气中与二氧化碳反应生成碳酸钠和硅酸，属于复分解反应，故C错误；D．质地较脆、经不起热冲击是传统的无机非金属材料的缺点，故D正确；故选C．14．（2009•广东）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（）①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料．A．①②B．②③C．①④D．③④【解答】解：①几乎所有的岩石和矿物都含有硅酸盐或者二氧化硅，则硅是构成一些岩石和矿物的基本元素，故①正确；②水泥、玻璃是硅酸盐产品，水晶的主要成分是二氧化硅，故②错误；③光导纤维的主要成分是二氧化硅，故③错误；④陶瓷的主要原料是黏土，则陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料，故④正确；故选：C．15．（2013•辽宁校级学业考试）下列物品或设备：①水泥路桥；②门窗玻璃；③水晶镜片；④石英钟表；⑤玛瑙手镯；⑥硅太阳能电池；⑦光导纤维；⑧计算机芯片．所用材料为SiO2或要用到SiO2的是（）A．⑥⑧B．①②⑦⑧C．①②③④⑤⑦ D．全部【解答】解：石英、水晶、玻璃的主要成分是二氧化硅，光导纤维是二氧化硅材料，硅电池、硅芯片均是硅单质的用途的体现，陶瓷、砖瓦、玻璃、石棉为硅酸盐材料．Ⅰ、所用材料为SiO2或用到SiO2的是：②③④⑤⑦；Ⅱ、为硅酸盐的是：①；故选：C．二．填空题（共3小题）16．（2014•邯郸一模）硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用．回答下列问题：（1）陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料，其中生产普通玻璃的主要原料有纯碱、石英、石灰石．（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料．工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如图：①工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃﹣1800℃除生成粗硅外，也可以生产碳化硅，则在电弧炉内可能发生的反应的化学方程式为SiO2+2C Si+2CO↑，SiO2+3C SiC+2CO↑．②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式Si+3HCl SiHCl3+H2．（3）有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和精馏沸点/℃2355 57.6 31.8 8.2 ﹣30.4 ﹣84.9 ﹣111.9 （4）还原炉中发生的化学反应为：SiHCl3+H2Si+3HCl．（5）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是H2、HCl．【解答】解：（1）工业上生产普通玻璃的主要原料是纯碱、石英、石灰石，故答案为：纯碱、石英、石灰石；（2）①石英砂的主要成分是二氧化硅，制备粗硅发生置换反应，SiO2+2C Si+2CO↑，同时，在反应中，也可能生成碳化硅，反应为：SiO2+2C Si+2CO↑，SiO2+3CSiC+2CO↑，故答案为：SiO2+2C Si+2CO↑，SiO2+3C SiC+2CO↑；②粗硅与干燥HCl气体反应Si+3HCl SiHCl3+H2，故答案为：Si+3HClSiHCl3+H2；（3）利用沸点的不同提纯SiHCl3属于蒸馏，SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点﹣84.7℃），由于沸点差别较大，可以通过精馏（或蒸馏）除去杂质；SiHCl3水解反应方程式为：SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑，生成硅酸、氢气和氯化氢，故答案为：故答案为：精馏（或蒸馏）；H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl；（4）还原炉中SiHCl3和氢气发生反应制得纯硅，SiHCl3+H2Si+3HCl，故答案为：SiHCl3+H2Si+3HCl；（5）氯碱工业主要反应为电解饱和食盐水：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，为该化学工艺提供H2、HCl，故答案为：H2、HCl．17．（2012秋•新疆期末）几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示：（1）写出图示反应的几种物质的化学式：A Si，B SiO2，C H2SiO3，D Na2SiO3，E CaSiO3，F H4SiO4．（2）写出下列反应的化学方程式：①B﹣→A：SiO2+2C Si+2CO↑；②B﹣→E：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑．（3）写出下列溶液中反应的离子方程式：①A﹣→D Si+2OH﹣+H2O=SiO32﹣+2H2↑；②D﹣→F SiO3+2H2O+CO2=H4SiO4↓+CO32﹣．【解答】解：（1）A为含硅元素的物质，A能和碱反应可能为二氧化硅或硅单质，B能和碳单质反应生成A，所以A只能是硅单质，B能和氧化钠反应，能和盐碳酸钙反应，所以B 为二氧化硅，二氧化硅和氧化钠反应生成硅酸钠，所以D为硅酸钠，且硅和氢氧化钠反应生成D，进一步验证A为硅，B为二氧化硅，硅酸钠溶液中通入二氧化碳，生成F原硅酸沉淀，F原硅酸干燥得到硅酸C，硅酸受热分解得到B为二氧化硅，再一次得到验证，B为二氧化硅和碳酸钙反应生成硅酸钙，所以E为硅酸钙，故答案为：Si；SiO2；H2SiO3；Na2SiO3；CaSiO3；H4SiO4；（2）①B为二氧化硅，A为硅，发生反应，碳元素化合价由0价变为+2价，硅元素化合价由+4价变为0价，所以碳是还原剂，二氧化硅是氧化剂，反应方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，故答案为：SiO2+2C Si+2CO↑；②B为二氧化硅，E为硅酸钙，碳酸钙与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钙和二氧化碳，反应方程式为SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑，故答案为：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑；（3）①A是硅单质，D为硅酸钠，A→D发生Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑，氢氧化钠为易溶于水的强碱，Na2SiO3为易溶于水的盐，拆成离子，所以离子反应为Si+2OH﹣+H2O=SiO32﹣+2H2↑，故答案为：Si+2OH﹣+H2O=SiO32﹣+2H2↑；②D为硅酸钠，F为原硅酸，D→F发生Na2SiO3+2H2O+CO2=H4SiO4↓+Na2CO3 Na2CO3、Na2SiO3为易溶于水的盐，拆成离子，所以离子反应为SiO32﹣+2H2O+CO2=H4SiO4↓+CO32﹣，故答案为：SiO32﹣+2H2O+CO2=H4SiO4↓+CO32﹣．18．用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成：（1）蛇纹石：Mg6[Si4O10]（OH）86MgO•4SiO2•4H2O；（2）钙长石：CaAl2Si2O8CaO•Al2O3•2SiO2；（3）石棉：CaMg3Si4O12CaO•3MgO•4SiO2（4）钾长石：KAlSiO3O8K2O•Al2O3•6SiO2；（5）玻璃：CaNa2SiO6O14：CaO•Na2O•SiO2；（6）黏土：Al4（Si4O10）OH8Al2O3•2SiO2•2H2O．【解答】解：硅酸盐由盐的书写改写为氧化物的形式即改写的一般方法归纳为：碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物、水（xMO•nSiO2•mH2O）．（1）蛇纹石，其化学式为Mg6[Si4O10]（OH）8，用硅酸盐的形式可表示为：6MgO•4SiO2•4H2O，故答案为：6MgO•4SiO2•4H2O；（2）钙长石：CaAl2Si2O8，用硅酸盐的形式可表示为：CaO•Al2O3•2SiO2，故答案为：CaO•Al2O3•2SiO2；（3）石棉，其化学式为CaMg3Si4O12，用硅酸盐的形式可表示为：CaO•3MgO•4SiO2，故答案为：CaO•3MgO•4SiO2；（4）钾长石，其化学式为KAlSi3O8，用硅酸盐的形式可表示为：K2O•Al2O3•6SiO2，故答案为：K2O•Al2O3•6SiO2；（5）玻璃，其化学式为CaNa2SiO4，用硅酸盐的形式可表示为：CaO•Na2O•SiO2，故答案为：CaO•Na2O•SiO2；（6）黏土，其化学式为Al2Si2O5（OH）4，用硅酸盐的形式可表示为：Al2O3•2SiO2•2H2O，故答案为：Al2O3•2SiO2•2H2O．三．解答题（共2小题）19．（2014•杭州一模）白玉的化学式可用Ca x Mg y Si p O22（OH）2表示（也可用Ca、Mg、Si、H的氧化物表示）．（l）取8.10g白玉粉末灼烧至恒重，固体减少了0.18g，则白玉的摩尔质量为810g/mol．（2）另取4.05g白玉粉末加入1mol/L的盐酸l00mL中充分溶解，最终得不溶氧化物2.40g．过滤，将滤液和洗涤液合并后往其中加入足量的铁屑，得到气体336mL（标准状况下）．则①p=8；②白玉的化学式（用氧化物的形式）表示为2CaO•5MgO•8SiO2•H2O．【解答】解：（1）白玉粉末灼烧后，质量减少的是水，根据氢原子守恒得白玉和水的关系式，设白玉的摩尔质量为M，Ca x Mg y Si p O22（0H）2﹣﹣H2O1mol 1mol所以M=810g/mol，故答案为：810；（2）①通过题意知，酸过量，所以不溶物是二氧化硅，根据硅原子守恒得白玉与二氧化硅的关系式，Ca x Mg y Si p O22（0H）2﹣﹣pSiO2，1mol pmol1mol：pmol=：解得p=8，故答案为：8；②4.05g白玉的物质的量为n==0.005mol；由FeCl2～H2关系式，得n（FeCl2）=n（H2）==0.015mol；由Cl原子守恒，列方程：2×0.005xmol+2×0.005ymol+2×0.015mol=0.1L×lmol/L；由白玉的相对原子质量为810，列方程：40x+24y+28×8+16×22+17×2=810；联立方程，解得：x=2；y=5白玉的化学式为：Ca2Mg5Si8O22（0H）2，根据化学式改写成相应的氧化物的形式，按照活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、SiO2、H2O的顺序来书写，所以其氧化物形式为：2CaO•5MgO•8SiO2•H2O，故答案为：2CaO•5MgO•8SiO2•H2O．20．（2011秋•盐湖区校级期末）按要求填写下列空白．（1）高岭石一种硅酸盐矿物，其化学式为Al4Si4O10（OH）8，用氧化物的形式表示为2Al2O3•4SiO2•4H2O．（2）除去下列物质中所含杂质（括号内为杂质），写出除去杂质的试剂．①Fe2O3（Al2O3）NaOH溶液②NO（NO2）H2O③SO2（HCl）饱和亚硫酸氢钠溶液④FeCl2（FeCl3）铁粉（3）为鉴定硅产品中是否含有微量铁单质，将硅产品用稀盐酸溶解，取上层清液后需要加入的试剂是ac（填字母代号）a．氯水b．NaOH溶液c．KSCN溶液d．Na2SO3溶液（4）取A、B两份物质的量浓度相等的NaOH溶液，体积均为50mL，分别向其中通入一定量的CO2后，再分别稀释为100mL．在稀释后的溶液中分别逐滴加入0.1mol•L﹣1的盐酸，产生的CO2的体积（标准状况）与所加盐酸的体积关系如图所示：①A曲线表明，原NaOH溶液通入CO2后，所得溶液中的溶质的化学式为NaOH 和Na2CO3②B曲线表明，原NaOH溶液通入CO2后，所得溶液中的溶质的化学式为Na2CO3 和NaHCO3③原NaOH溶液的物质的量浓度是0.15mol/L．。
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硅材料基础知识主要内容：一、概述二硅的结构、分类与来源三硅的物理性质、硅的化学性质五、硅的物理参数及测量六、硅的应用及注意事项一、概述硅材料的基础知识，课程包括较多，有固体物理、量子力学、半导体物理、半导体化学、半导体器件工艺、半导体材料等方面的知识；内容较多，如半导体电子状态和能级、载流子的发布、导电性、非平衡载流子、P-N结、金属与半导体的接触、表面理论、光电效应、磁电效压阻效应、异质结等。
这里只介绍半导体材料的最基本的内容。
1、材料按导电性能划分，可分为：导体、绝缘体、半导体三类。
导体——容易导电的材料。
如各种金属、石墨等。
一般的，电阻率0.2Q・cm 绝缘体——很难导电的材料。
如橡胶、玻璃、背板、EVA、SiO2、Si3N4等。
—般的，电阻率＞20000Q・cm半导体——介于两者之间的材料。
如Si、Ge、GaAs、ZnO等，它具有一些独特的性质。
注：a、金属靠电子导电，溶液靠离子导电，半导体导电靠电子或空穴导电。
b、空穴就是电子的缺少。
2、半导体材料，按组成结构可分为：元素半导体、化合物半导体、非晶半导体、有机半导体。
3、半导体器件对材料的要求：3.1禁带宽度适中（一般0.5 ~ 1.5电子伏，硅是1.08）3.2载流子迁移率高（一般1000 ~ 5000cm2/V-s ）3.3纯度高3.4电阻率要求可靠、均匀（一般0.001 ~ 100000，硅本征2.3x105）3.5晶体的完整性二硅的结构,分类与来源1、硅的原子理论1.1元素周期表中，第三周期、第IVA族元素，原子序数14,原子量28 电子排布1S22S22P63S23P2，化合价为+ 4价（+2价）1.2 硅有三种同位素28Si : 92.21%、29Si:4.70%、30Si :3.09%、1.3晶体结构：金刚石结构（正四面体），原子间以共价键结合。
由于外围电子全部形成共价键，结合力较强。
可画出硅的共价键结构示意图。
2、硅的分类2.1按纯净度划分：粗硅、提纯硅、高纯硅、掺杂硅2.2按晶体结构分：单晶硅.多晶硅单晶硅：在晶体中，组成的原子按一定规则呈周期性排列。
多晶硅：由许多不同方位的单晶组成。
2.3按导电类型划分：N性、P型2.4按硅的形状划分：粉状、粒状、块状、棒状、片状等。
2.5按应用领域划分：太阳能级、电子级、航天级2.6按制造方法划分：原硅、拉晶硅、冶金硅等。
2.7按实际应用划分：各个厂家均不同。
3、硅的来源在自然界中没有游离态的单质硅，硅以化合物的形态存在。
在地壳中硅含量很大，氧约占地壳的1/2，硅约占1/4（25.8%），那么单质硅的来源如何？3.1制造原理：3.1.1粗硅的生产：SiO2+2C 2000°C Si+2CO （纯度约98%,最多2~3 个“9” ）注：主要用于Al的生产（60%）.硅油的生产（25%）.钢铁的生产（5%）.半导体的生产（＜5%）3.1.2提纯:（主要三种方法）（a）SiHCl3氢还原法:Si+3HCl 250~350C SiHCl3+H2副反应：2Si+7HCl 250~350C SiHCl3+SiCl4i+3H2经精馏两次，去掉杂质。
但BCl3、PCl3沸点与SiHCl3相近，所以去除较难。
SiHCl3+H2 900~1100C Si + 3HCl,-般淀积在钼或多晶硅载体上。
（b）SiCl4氢还原法：Si+2Cl2 450 ~ 500C SiCl4SiCl4+2H2 1150C Si+4HCl（c）SiH4热分解法：2Mg+Si 500~550C（真空）Mg2SiMg2Si+4NH4Cl -30~-33C（液氨）SiH4+2MgCl2+4NH3 经提纯后，去掉杂质。
SiH4 800~850C Si+2H2另外，还有二氯硅烷热分解法，此法有发展前途。
3.1.3单晶的制备：3.1.3.1 ■拉法:将经处理的多晶硅料装入单晶炉的石英坩埚内，在合理的热场中，于真空或某些气氛下，加热硅使之融化，用一经加工处理过的籽晶，使其与熔硅充分熔接，并以一定速度旋转提升，在此晶核的诱导下，控制特定的工艺条件和掺杂技术，使具有预期电学性能的单晶体，沿籽晶定向凝固成核长大，从熔体中被缓解提拉出来。
整个过程分引晶、细颈、放肩、等径、收尾。
按加料方式分一次加料直拉法、连续加料直拉法；连续加料直拉法又分液态加料法、固态加料法。
将预先处理好的多晶硅棒和籽晶，一起垂直固定在区熔炉上下轴间，以高频感应的方法加热，在电磁场浮力、熔硅表面张力和重力的平衡作用下，使所产生的熔区能稳定地悬浮在硅棒中间，在真空或某些气氛下，控制特定的工艺条件和通过掺杂使熔区在硅棒上从头至尾定向移动，从此反复多次使硅棒提纯，最后沿籽晶长成具有预期电学性能的硅单晶。
按射频感应加热方式分水平区熔和悬浮区熔两种方式。
3.1.3.3夕卜延生长法：在一定工艺条件下，使硅原子沿着经过精密加工的衬底长出预期电学性能的薄膜单晶。
3.1.4硅料制备的发展：在第二次世界大战期间美国杜邦公司采用锌（Zn）还原SiCl4制出多晶硅，供美国的电子公司生产高频二极管，但用途未扩大。
日本曾花几年时间试图改进工艺，使多晶硅电阻率达到1000Q・cm,但是始终未能成功。
1953年贝尔实验室将易于提纯和回收重复使用的氢气（H2）代替难于提纯的Zn还原SiCl4，在钽（Ta）丝上沉积多晶硅，P型电阻率达到1000Q・cm。
1955年西门子公司研究成功了用巳还原SiHCl3，在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术，并于1957年建厂进行工业规模生产这就是通常所说的西门子法。
随后，西门子工艺的改进主要集中在减少单位多晶硅产品的原料、辅料、电能消耗以及降低成本等方面，于是出现了改良西门子法。
（在西门子法工艺基础上，增加还原尾气干法回收系统、SiCl4氢化工艺，实现了闭路循环，形成当今广泛应用的改良西门子法。
该方法通过采用大型还原炉，降低了单位产品的能耗；采用SiCl4氢化和尾气干法回收工艺，明显降低了原辅材料的消耗，所生产的多晶硅占当今世界生产总量的70 ~ 80% ）1956年英国国际标准电气公司的标准电讯实验所研究成功了SiH4热分解制备多晶硅的方法，被称为硅烷法。
1959年日本的石冢研究所也同样成功研究出该方法。
美国联合碳化物公司研究歧化法制备SiH4 , 198。
年发表最终报告，综合上述工艺并加以改进，诞生了新硅烷法多晶硅生产工艺技术。
3.2主要厂家：国外：德国瓦克、美国MEMC、日本三菱、日本新日铁、日本住友等。
国内：四川739、四川新光、洛阳中硅等。
4、硅中的杂质主要非金属杂质有O、C、P、B等，主要金属杂质有Fe、Cu等，含量一般为ppm（百万分之一）、ppb（十亿分之一）、ppt （千亿分之一）硅中没有杂质，一般是没有用途的，但对杂质含量有一定的要求。
例如：a、Na+会使电流下降，噪声增强，出现沟道击穿。
b、重金属使反向漏电流增加，寿命下降。
c、氧的存在，好像弓|入了一定量的施主，叫热施主。
严重影响少子寿命，会经常造成假寿命，因为氧与重金属结合，在热处理时，降低寿命。
另外，也影响微晶、电阻率等重要指标。
（如：电阻率可以通过工艺控制，若1300^迅速冷却，1100°C较长时间，再450°C热处理等。
）d、P、B决定材料的导电类型。
4.1杂质的种类：按原子大小分：替位式杂质（如B、P\间隙式杂质（如Li+X间隙一间隙式杂质（如Cu ）;另外还有一种缺位式杂质。
按电离性质分：施主杂质、受主杂质。
4.2分凝效应与蒸发效应：分凝系数O——1.25、Si——1、B——0.8、P——0.35、C——0.07Mo、Fe、B难挥发，Sb、Cu易挥发，Mn、Pb、P次之。
4.3晶体硅内的缺陷：点缺陷、线缺陷（如位错）面缺陷（如晶界）微缺陷、体缺陷（如大的夹杂物）三、硅的物理性质1、硅的热学性质熔点1420 （ 1417 ）C,沸点2355C ;固体密度2.33g/cm3、液体密度2.5 （ 2.45） g/cm3，具有明显的热膨胀和热传导性质。
2、硅的机械性质硬度6.5摩氏/950努氏2.1在常温下，硅是一种延展性的脆性材料，但温度高于700C~ 800C时，却基础课件一硅材料基础知识具有明显的热塑性，在应力作用下，呈现塑性变形。
2.2硅的抗拉应力远远大于剪应力，在硅片加工过程中会产生弯曲和翘曲，或裂纹、破碎。
四、硅的化学性质常温下，十分稳定，在高温下几乎可与所有物质发生反应。
不溶于HCl、H2SO4、HNO3、HF、王水等，易溶于HNO3与HCl的混合物；易溶于碱。
1、Si+O2 400°C SiO22、3Si+2N2 1000C Si3N43、Si+SiO2 1500C 2SiO4、Si+2Cl2 450C~500C SiCl45、Si+3HCl 250~350C SiHCl3+H22Si+7HCl 250~350C SiHCl3+SiCl4i+3H26、Si+2H2O（蒸气）加热SiO2+2H27、Si+4HNO3——Si02+2H2O +4NO28、Si+2NaOH + H2O——Na2Si03+2H29、4F* （等离子体）+ Si——SiF4 （样品表面）五、硅的物理参数及测量1、描述硅材料性能的基本参数1.1高纯度1.2导电类型1.3电阻率（本征2.3x105Q・cm ）注：电阻率计算--- q（*n + %.p）的倒数1.4寿命：非平衡载流子的平均生存时间，其浓度随时间按指数变化衰减，这个基础课件一硅材料基础知识时间一般按浓度下降到原来的1/e所经历的时间计算。
1.5杂质浓度：单位体积中的杂质原子数。
1.6晶体的完整性2、参数测量方法:2.1导电类型:（导电类型测试仪）a、冷热探笔法、冷探笔法、四探针法（低阻）——温差电效应b、单探针点接触整流法（高阻）三探针法一流效应2.2电阻率:（电阻率测试仪）a、接触法：四探针法、两探针法b、非接触法。
2.3非平衡少数载流子寿命:（少子寿命测试仪）a、直接法：光电导衰退法（直流光电导法、高频光电导法）b、间接法：扩散长度法、光磁法 2.4氧、碳含量红夕卜吸收法（傅立叶变换红外光谱分析仪）2.5金属粒子含量a、质谱分析法（质谱分析仪）b、中子活化分析法2.6硅中杂质补偿度a、晶棒重溶法测定（区熔真空多次提纯）b、低温霍尔效应法测定六、硅的应用及注意事项1、硅在铸锭、切割车间的应用1.1几个名词:（a）沸腾流化床：硅化物SiHCl3或SiH4的反应器。
另夕卜还有管状的反应器。
（b）温度圈：以硅芯为中心的年轮状状况。
易形成疏松的夹层；晶粒大小或颜色有差异。
（c ）氧化夹层：与温度圈相似，并以Si02为界限，颜色不同，“灰白色、棕黄色、深褐色”（d）裂纹、夹杂物、断面孔洞 1.2我公司的硅料分类：详见《硅料命名规范》、《硅料质量鉴定标准》 1.3掺杂方式：固体（纯元素或母合金）液体（酒精浸泡或涂抹）.中照（N型）1.4注意事项：人、机、料、法、环几方面2、硅在电池车间的应用2.1 P-N结的生成：合金法、扩散法、生长法、离子注入法等。