电解二氧化硅制备高纯硅
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。
考点05 硅与二氧化硅的性质(要点总结)
2019-2020学年高一化学期末复习高频考点通关（人教版2019必修第二册）考点05 硅与二氧化硅的性质复习要点1.了解硅及二氧化硅的主要性质及应用。
2.了解高纯硅的工业制备方法。
核心梳理1．硅及其化合物特性(1)Si、SiO2都能与氢氟酸反应。
(2)常见单质中能与NaOH溶液反应产生H2的有金属Al，非金属Si。
(3)粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2。
(4)硅酸是不溶于水的弱酸。
2．硅单质的化学性质(1)在常温下，能与F2、氢氟酸和强碱溶液反应①与氟气反应：Si＋2F2===SiF4②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑③与NaOH溶液反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑(2)加热和高温时，能与O2、Cl2、C等反应①与O2反应：Si＋O2===SiO2②与Cl2反应：Si＋2Cl2===SiCl4③与C反应：Si＋C===SiC3．硅的制备硅单质是由其氧化物制得的，主要分为两个阶段：(1)粗硅的制备：2C＋SiO2Si(粗硅)＋2CO↑(2)纯硅的制备：工业制备高纯硅的原理示意图典型例题 例1 半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO 2制取Si 。
制取过程中不涉及的化学反应是( )A ．2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO↑B ．SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2OC ．Si ＋2Cl 2=====高温SiCl 4D ．SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl【答案】B【解析】由SiO 2制取Si 时要先制得粗硅，反应为2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO↑，然后再进行提纯，反应依次为Si ＋2Cl 2=====高温SiCl 4、SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl 。
变式强化硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。
2022中考化学满分必刷题特训05走进工业化工20题
走进工业化工
1.（2021重庆A卷）某兴趣小组利用废镍材料（含有金属Ni及少量Fe、Ag）探究相关物质的性质并回收镍，设计流程如图（小部分产物略去）。
查阅资料：a．H2O2溶液可将Fe2+转化为Fe3+。
b．Fe3+、Ni2+转化为对应的氢氧化物沉淀时，溶液pH如图
（1）步骤Ⅰ的操作为______。
(2)步骤②中的反应有两个：反应一是Fe+Fe2(SO4)3＝3FeSO4，该反应属于_______(填基本反应类型)，反应二的化学方程式为_______。
(3)加入的A是_______(填化学式)。
(4)获得绿矾的“一系列操作”为：蒸发浓缩、_______、过滤等。
6.（2021江苏苏州）碳酸氢铵是一种常用的化学肥料。工业生产碳酸氢铵的一种流程如图所示：
（2）滤渣①的成分为______。
（3）单质Fe参与反应的化学方程式为______。（任写一个）
（4）滤液②中有Ni2+、无Fe3+，则滤液②pH可能为______（填序号）。
A.pH=1 B.pH=2 C.pH=6 D.pH=10
（5）Ni、Fe、Ag三种金属的活动性由强到弱的顺序为______。
已知反应②：Ca(OH)2+2CH3CH(OH)COOH＝CaC[CH3CH(OH)COO]2+2H2O
乳酸乳酸钙
（1）蛋壳是生物活性钙源，含人体所需的硒，其属于_______(选填“常量”或“微量”)元素。
（2）写出反应①的化学反应方程式：_________。
（3）反应②的基本反应类型为_________，②中“搅拌”的作用是_______。
（5）改变铜锌合金中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。现欲制备120吨（t）含锌量小于35%的黄铜，该类黄铜具有良好的塑性，能承受冷热加工，但在200℃~700℃之间热加工时易断裂。下列符合原料配比及热加工条件的是______________（填字母序号）。
高中硅知识点总结
高中硅知识点总结1. 硅的性质硅是一种非金属元素，化学性质和碳相似，常温下处于固态。
硅不溶于水，但可溶于浓盐酸和氢氟酸。
硅具有良好的导热性和导电性，因此被广泛应用于半导体行业。
2. 硅的存在形式硅是地壳中最丰富的元素之一，主要以二氧化硅（SiO2）的形式存在于矿物中。
硅也广泛存在于许多天然物质中，如玻璃、水晶、水泥等。
3. 硅的化合物硅主要形成了许多氧化物和硅酸盐。
常见的硅化合物包括二氧化硅、三氧化二硅、硅酸镁、硅酸铝等。
4. 硅的制备硅的制备主要通过还原二氧化硅来实现。
传统的方法是用碳还原法，即在高温下通过碳还原二氧化硅。
近年来，高纯度硅的制备也采用了其他先进的制备方法，如氢气还原法、熔融盐电解法等。
5. 硅的物理性质硅是典型的半导体材料，具有一些特殊的物理性质。
硅的晶体结构属于钻石型结构，具有稳定的晶格和特定的电子能带结构。
此外，硅对光的透射性和折射性也具有特殊的表现，广泛应用于光电子器件中。
6. 硅的化学性质硅在化学反应中表现出一定的反应性，但相对于其他金属元素来说，它的反应性较低。
硅能与氢气、氯气等发生置换和加成反应，产生氢化硅、氯化硅等化合物。
7. 硅的应用硅是现代技术中的重要材料之一，在电子、通讯、光电子、太阳能等领域都有广泛的应用。
硅材料主要应用于半导体器件、太阳能电池、集成电路板等高科技领域。
8. 硅的环境影响硅在环境中的排放和使用会对环境造成一定的影响。
硅的制备和应用过程中会产生高温排放和石棉尘等有害物质，对环境造成污染。
因此，在硅的生产和应用过程中，需要采取有效的环保措施，减少对环境的影响。
综上所述，硅是一种重要的非金属元素，具有广泛的应用价值和发展潜力。
随着技术的不断进步，硅材料在现代科技领域的应用将会越来越广泛，对经济和社会发展都将产生重要的影响。
同时，也需要持续关注硅材料在生产和应用过程中对环境和生态系统的影响，并采取有效的措施加以控制。
电解氧化铝和氧化硅的混合物-概述说明以及解释
电解氧化铝和氧化硅的混合物-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述电解氧化铝和氧化硅是两种常见的无机材料，具有广泛的应用前景。
电解氧化铝是以铝为基础材料，通过电解而制得的氧化铝。
它具有优异的物理和化学性质，如高熔点、高硬度、优良的耐磨性和良好的导热性能等。
因此，它被广泛应用于陶瓷、涂料、建筑材料等领域。
而氧化硅是一种由硅和氧元素组成的化合物，是地壳上丰富的物质之一。
它具有优良的热稳定性、机械性能和电学特性，被广泛应用于玻璃、陶瓷、光学器件等领域。
此外，氧化硅还是制备高纯硅材料的重要原料。
混合电解氧化铝和氧化硅的材料具有更广泛的应用前景。
通过调控两者的比例和结构，可以得到具有不同性质和功能的材料。
例如，将电解氧化铝和氧化硅混合制备的复合材料具有优异的耐火性能和高温稳定性，可用于高温结构材料和耐火材料。
此外，该混合物的导电特性也使它成为一种重要的电子材料。
然而，目前对于电解氧化铝和氧化硅混合物的研究还相对较少，尚存在许多未解之谜和挑战。
因此，本文旨在全面综述电解氧化铝和氧化硅混合物的特性、制备方法以及应用领域，并提出未来研究方向。
通过深入探讨电解氧化铝和氧化硅混合物的关键问题，有望推动该领域的发展，为材料科学和工程领域提供新的思路和方法。
1.2 文章结构：本篇文章将按照以下几个部分进行论述。
首先，在引言部分中，将对电解氧化铝和氧化硅的混合物进行概述，介绍其应用领域以及潜在的研究价值。
然后，在正文部分，将分别探讨电解氧化铝和氧化硅的特性，包括其化学性质、物理性质以及制备方法等方面的内容。
其中，对电解氧化铝的特性进行描述，将重点关注其导电性、热稳定性以及耐腐蚀性等方面；而对于氧化硅的特性，则将重点介绍其高温稳定性、机械性能以及光学特性等方面的内容。
最后，在结论部分，将综合讨论电解氧化铝和氧化硅的混合物的应用前景，探讨其在领域中的潜在应用，并对未来的研究方向进行展望。
同时，还将分析目前存在的问题和挑战，并提出可能的解决方案。
无机非金属材料+第1课时硅和二氧化硅课件2022-2023高一下学期人教版(2019)化学必修第二册
高温结构陶瓷 新型陶瓷 透明陶瓷
压电陶瓷 超导陶瓷
4、碳纳米材料
碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料， 主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯 等。
在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。
碳纳米材料 —— 富勒烯 富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称。
C60 是富勒烯的代表物。 C60 的发现为纳米科学提供了 重要的研究对象，开启了碳纳 米材料研究和应用的新时代。
新型无机非金属材料、高分子材料、复合材料等。
（1）硅酸盐材料是重要的传统无机非金尾材料，也是日常生活、交通工具、建筑行业等不
可缺少的材料之一。下列不属于硅酸盐产品的是 ① (填写序号)
①光导纤维
②水泥
③玻璃
④陶瓷
（2）玻璃是重要的建筑和装饰材料，玻璃属于 混合物 (填“纯净物”或“混合物”)。有
些玻璃的花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中的二氧化硅的腐蚀作用而制成的，写出该反应的
第三节 无机非金属材料
1.硅
硅元素含量仅此于氧，位于元素周期表第三周期、第ⅣA族。 单质硅是灰黑色具有金属光泽的固体。
Si +14 2 8 4
主要形成四价的化合物
(1)硅的用途
Si导电性介于导体和半导体 之间,是良好的半导体材料, 硅是信息技术的关键材料。
半导体材料
硅芯片
硅太阳能电池
【思考】 硅是非金属元素，为什么硅晶体可以导电用作半导体？
胶塞的试剂瓶中
知识巩固
课堂练习
2. 下列关于硅酸的说法正确的是（ B ）
A．硅酸可以通过 SiO2 和 H2O 化合反应直接制得 B．可用反应 Na2SiO3+2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓ 制取硅酸 C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与 NaOH 溶液反应 D．干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠
化学人教版(2019)必修第二册5.3.2硅及其化合物(共24张ppt)
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
2024年新人教版高考化学一轮复习讲义(新高考版) 第5章 第28讲 硅 无机非金属材料
2024年新人教版高考化学一轮复习讲义（新高考版）第28讲硅 无机非金属材料复习目标1.掌握Si元素的单质及其重要化合物的性质及应用。
2.掌握无机非金属材料的性质和用途。
内容索引考点一 碳族元素 硅和二氧化硅考点二 无机非金属材料真题演练 明确考向课时精练><碳族元素 硅和二氧化硅1.碳族元素概述(1)碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA 族元素，又称碳族元素，其价电子排布式为 。
(2)碳的单质①碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为 。
②几种单质的结构特点金刚石： 空间网状结构；石墨：平面 层状结构，C 60是由60个碳原子形成的足球状分子晶体。
必备知识n s 2n p 2同素异形体正四面体正六边形2.硅单质硅酸盐氧化物2C＋SiO23.二氧化硅高大Na2SiO3＋H2OCaSiO3Na2SiO3＋CO2↑SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O光导纤维1.12C 、13C 、14C 是碳的三种同素异形体( )2.金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质()3.石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应( )4.Si 是半导体材料，可用于制作太阳能电池( )5.SiO 2与NaOH 溶液反应生成盐和水，也可以和氢氟酸反应，所以SiO 2是两性氧化物( )×××√×1.下列关于硅的说法不正确的是A.硅是非金属元素，它的单质是灰黑色、有金属光泽的固体B.硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应D.加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应关键能力一、硅和二氧化硅的性质√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；硅常温下能和HF溶液、氢氧化钠溶液反应，故C错误；在加热时，硅能与氧气或氯气反应生成二氧化硅或四氯化硅，故D正确。
2.二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。
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短暂的迟滞后，电解电流迅速增加，电解过程得以流畅进行。然而，
研究表明二氧化硅并不存在这种导电相。 电解过程的发生一定要求电极本身在某种状况下具有导电性吗？
研究人员认为，该体系中负极的电荷传递过程不是发生在导电电极
和熔融电解质两相的相界面，而是发生在导电电极（钨丝）、工作电极
（石英）、熔融电解质（熔融氯化钙，熔融状态下氧离子在其中的溶解 度较大，有利于离子的迁移）三相界面。
硅的方法仍以高温碳还原为主。08年出版的《10000个科学难题---化
学卷》中该问题被列为189个化学前沿难题之一。
上的硅，控制杂质是关键，也是最核心的难点。工业上得到的二氧
化硅原料，纯度可以达到99.5%，但距对产物的纯度要求还差很远。 因此还要在制备过程中阻碍原料中杂质进入硅中，或者通过简单的
过程得以纯化。结晶过程和电化学制备过程都有纯化的作用，且避
免了碳高温还原时二氧化硅时碳中杂质的引入。但如何达到极高的 纯度的要求，仍不是一个简单的问题。目前为止，工业上制备高纯
工作电极电解制备高纯硅的想法不可能实现。
2003年Nature.Materials报道了题为“Pinpoint and bulk electrochemical reduction of insulating silicon dioxide to silicon”的成果。
1V, @850℃ melting CaCl2 for 1h. 电解前（透明板为石英， 金属丝为钨丝） 电解后，已除去钨丝（XRD 结果表明其主要成分为Si）
另外，如左图所示，反应
的横向进度明显快于纵向。由 此可知，虽然随着反应的进行
反应边界逐渐扩大，但由于电
解质缝隙狭窄增加了融盐对的 电阻率，而横向上的电解质电
阻较小，导致横向的反应速度
较快。
这就实现了“绝缘体被电解”的令人惊奇的现象，也打破了人
们长久以来的认识误区，证明在合适的条件下绝缘体也是可以导电 而被电解的。 然而这只是实现高效便捷制取高物理法：冶金法
分凝除杂 真空高温蒸发除杂 酸浸除杂 真空氧化除杂 造渣除杂
如果可以直接电解高纯二氧化硅制备高纯硅，将可以避免由于高温
碳还原引入杂质从而大大减少后续繁琐的提纯工序。
然而一直以来，人们普遍认为只有具有一定导电性的材料才可用做电 极材料，而二氧化硅是“相当绝缘”的绝缘体，因此似乎把二氧化硅作为
物理模型如下：当石英的的某一点与导体接触，就可以让导体传
输电子到其上；当这个点又同时接触融盐，就可以与融盐再发生电子 转移，于是就通过导体---石英---熔盐三相交接区域发生了反应。绝缘
材料这样的导电区域，只能是点或线形态。
在体系的温度下（850℃）电解产物Si是导体，具有导电性；反应得
到的导电硅与未反应的二氧化硅又成了新的交界面，从而使反应的线状
二氧化硅电解法一步制备高纯硅
宋阳 10300220116
通常，工业上制备高纯硅的方法为高温碳还原法：
C SiO2 3C 1600 SiC 2CO 1800
2SiC SiO2 3Si 2CO
纯化方法有： 化学法：三氯氢硅氢还原法
Si 3HCl SiHCl3 H 2 SiHCl3 H 2 1100 Si 3HCl C
TOSHIYUKI NOHIRA, NATURE MATER. , 2003, 397-401
绝缘的二氧化硅是如何实现电荷传递的呢？
想到在这之前有关电解二氧化钛制备金属钛的机理已被了解。常温 下严格化学计量的二氧化钛电导率非常低＜10-10s/m，属于绝缘体范围。 而当二氧化钛失去少量氧时如TiO1.9995的电导率却有10-1s/m，原因是 少量氧的缺失使氧化钛向一种导电相转变。所以电解过程在经历初始
区域不断向二氧化硅内部推移，从而使二氧化硅的材料整体都变成了硅。
值得注意的是，当原有二氧化硅被还原为单质硅时，氧离子移出 并向正极移动，由于体积的明显缩小，电解产生的硅颗粒间会有大量 空隙，这些空隙可以使熔融电解质流入，从而使反应界面的氧离子可 以方便的迁移到熔融电解质中，进而向正极迁移，完成电荷转移。