2025版高考化学一轮总复习第15讲考点一硅和二氧化硅微考点2高纯硅的工业制备流程及分析(含答案)

高考化学一轮总复习：
微考点2 高纯硅的工业制备流程及分析
1．(2024·河北邢台名校联盟联考)高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。

它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。

可以按下列方法制备：
SiO 2――→①C 高温Si(粗)―――→②HCl 300 ℃SiHCl 3――――――→③过量H 21 100 ℃
Si(纯) 下列说法不正确的是( A )
A ．步骤①的化学方程式为SiO 2＋C=====高温Si ＋CO 2↑
B ．步骤①中每生成1 mol Si ，转移4 mol 电子
C ．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料
D ．SiHCl 3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl 4(沸点57.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl 3
[解析] 二氧化硅高温下与C 反应生成CO 气体，即步骤①的化学方程式为SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑，A 错误；步骤①中Si 的化合价由＋4价降低到0价，故生成1 mol Si 时转移电子为4 mol ，B 正确；高纯硅是半导体，是制造集成电路、太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料，C 正确；SiHCl 3和SiCl 4的沸点相差较大，两种液体可以通过蒸馏的方法分离，D 正确。

2．(2024·山东青岛高三检测)多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。

已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示：
下列说法错误的是( B )
A ．Y 、Z 分别为H 2、Cl 2
B ．制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅和一氧化碳，在该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
C ．SiHCl 3极易水解，其完全水解的产物为H 2SiO 3、H 2、HCl ，据此推测SiHCl 3中硅元素的化合价为＋4
D ．Y 与SiHCl 3制备多晶硅的反应属于置换反应
[解析] B 项中的反应为3C ＋SiO 2=====△SiC ＋2CO↑，氧化剂与还原剂均为C ，二者之比
为1∶2。

[易错警示] 制备高纯硅过程中的3个易错点
【对点训练】
1．(2024·河北衡水高三检测)“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。

从石英砂(主要成分为SiO 2)制取高纯硅涉及的主要反应用流程表示如下：
下列说法不正确的是( D )
A ．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2
B ．流程中HCl 和H 2可以循环利用
C ．反应①②③均为置换反应
D ．由②③反应推测，③为放热反应
[解析] ①中SiO 2与C 反应生成Si 和CO ，氧化剂是SiO 2，还原剂是C ，根据得失电子守恒可知，SiO 2和C 的物质的量之比为1∶2，A 正确；②中消耗HCl 生成H 2，③中消耗H 2生成HCl ，故流程中HCl 和H 2可以循环利用，B 正确；反应①②③均符合“单质＋化合物―→新单质＋新化合物”，故属于置换反应，C 正确；反应③在1 100 ℃下，SiHCl 3与H 2生成高纯硅和HCl ，应为吸热反应，D 错误。

2．(2024·陕西西安模拟)高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域，工业上制备高纯硅的一种工艺流程如图所示，下列说法正确的是( B )
A ．硅在自然界中主要以单质形式存在
B ．制得粗硅的化学方程式为SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑
C ．硅位于元素周期表中第二周期第ⅣA 族
D ．晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料
[解析] 硅为亲氧元素，自然界中不存在硅单质，故A 错误；制粗硅是利用碳高温还原
二氧化硅反应生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑，故B 正确；
硅的核电荷数为14，核外有三个电子层，位于元素周期表中第三周期第ⅣA 族，故C 错误；晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于无机非金属材料，故D 错误。