高中化学复习知识点:硅的制备

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
(5)在t秒内,反应②中反应速率v(SiCl4)=______(用含a、b的代数式表示).
(6)工业上还可以通过如下反应制取纯硅(方法Ⅱ):
④Si(粗)+3HCl(g) SiHCl3(l)+H2(g)+Q(Q>0)
⑤SiHCl3(g)+H2(g) Si(纯)+3HCl(g)
提高反应⑤中Si(纯)的产率,可采取的措施有:______、______.
D.硅是半导体材料,可用于信息存储,能用于制作硅芯片,二氧化硅能用于制造光导纤维,D正确;故答案为:D。
7.C
【解析】
【详解】
A.氯碱工业制氯气是电解饱和食盐水,反应的化学方程式:2NaCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH,故A错误;
B.磁铁矿成分为四氧化三铁,反应的化学方程式:4CO+Fe3O4 3Fe+4CO2,故B错误;
参考答案
1.D
【解析】
【分析】
【详解】
A. CPU半导体芯片用的是晶体硅,光导纤维用的是二氧化硅,两者所用的材料不同,A不正确;
B.水泥和玻璃的主要成分都是硅酸盐,故其均属于硅酸盐材料,但不属于新型硅酸盐材料,B不正确
C.水晶的成分是二氧化硅,陶瓷的主要成分是硅酸盐,C不正确;
D.粗硅制备单晶硅的过程中,先用氯气把硅氧化为四氯化硅,再用氢气把四氯化硅还原为硅,故该过程涉及氧化还原反应,D正确。
12.含硅元素的化合物广泛存在于自然界中,与其他矿物共同构成岩石.晶体硅(熔点1410℃)用途广泛,制取与提纯方法有多种.
(1)炼钢开始和结束阶段都可能发生反应:Si+2FeO 2Fe+SiO2,其目的是________________.
A.得到副产品硅酸盐水泥B.制取SiO2,提升钢的硬度
C.除去生铁中过多的Si杂质D.除过量FeO,防止钢变脆
(4)此外,还可以将粗硅转化成三氯氢硅(SiHCl3),通过反应:SiHCl3(g)+H2(g)⇌Si(s)+3HCl(g)制得高纯硅.不同温度下,SiHCl3的平衡转化率随反应物的投料比(反应初始时,各反应物的物质的量之比)的变化关系如图所示.下列说法正确的是________________(填字母序号).
4.高纯度晶体硅是良好的半导体材料,它的发现和使用引起了计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备:
SiO2 Si(粗) SiHCl3 Si(纯)
下列说法不正确的是()
A.步骤③中氢气作还原剂
B.硅和二氧化硅都能用作计算机“芯片”
C.步骤①的化学方程式为:SiO2+2C Si+2CO↑
D.步骤①②③中发生的反应都属于氧化还原反应
(2)单质的还原性:碳______硅(填写“同于”、“强于”或“弱于”).从平衡的视角而言,反应①能进行的原因是______.
(3)反应②生成的化合物分子空间构型为;该分子为______分子(填写“极性”或“非极性”).
(4)某温度下,反应②在容积为V升的密闭容器中进行,达到平衡时Cl2的浓度为a mol/L.然后迅速缩小容器容积到0.5V升,t秒后重新达到平衡,Cl2的浓度为b mol/L.则:a______b(填写“大于”、“等于”或“小于”).
高中化学复习知识点:硅的制备
一、单选题
源自文库1.作为全球最大的电子产品制造国,中国却有着“芯”病。我国国产芯片自给率不到30%,产值不足全球的7%,市场份额不到10%。下列说法正确的是()
A.CPU半导体芯片与光导纤维是同种材料
B.水泥和玻璃属于新型硅酸盐材料
C.水晶和陶瓷都是硅酸盐制品
D.粗硅制备单晶硅涉及氧化还原反应
D.Si可用于信息存储,SiO2可用于光纤通讯
7.下列解释工业生产或应用的化学方程式正确的是()
A.氯碱工业制氯气:2NaCl(熔融) 2Na+C12↑
B.利用磁铁矿冶炼铁:CO+FeO Fe+CO2
C.工业制小苏打:NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
D.工业制粗硅:C+SiO2 Si+CO2↑
【解析】
【分析】
【详解】
A.工业上,用焦炭在电炉中还原二氧化硅SiO2+2C Si+2CO↑,得到含少量杂质的粗硅,故A正确;
B.生产普通水泥的原料是石灰石和黏土,石灰石、石英和纯碱是制备玻璃的主要原料,故B错误;
C.电解法精炼铜时,粗铜做阳极,连接电源正极,发生氧化反应,故C正确;
D.高炉炼铁原理,一氧化碳还原氧化铁生成铁,还原剂为一氧化碳,故D正确。
A.NaX易水解
B.SiX4是共价化合物
C.NaX的熔点一般高于SiX4
D.SiF4晶体是由共价键形成的空间网状结构
(3)粗硅经系列反应可生成硅烷(SiH4),硅烷分解也可以生成高纯硅.硅烷的热稳定性弱于甲烷,所以Si元素的非金属性弱于C元素,用原子结构解释其原因:________________.
6.D
【解析】
【详解】
A.普通玻璃的主要成分是:二氧化硅、硅酸钠和硅酸钙,石英玻璃的成分主要为二氧化硅(SiO2),所以二者成分不同,A错误;
B.玻璃中含有二氧化硅,二氧化硅能和氢氟酸反应生成四氟化硅,而与盐酸不反应,所以工艺师用氢氟酸刻蚀玻璃制作工艺品,B错误;
C.由石英沙制备单晶硅过程中,硅元素的化合价由+4价变为0价,所以一定涉及氧化还原反应,C错误;
D.步骤①②③中,都有元素化合价改变,发生的反应都属于氧化还原反应,故D正确;
选B。
5.B
【解析】
【详解】
实验室制取氯气用二氧化锰和浓盐酸在加热条件反应,工业生成氯气常用电解饱和食盐水,故B符合题意。
综上所述所,答案为B。
【点睛】
电解熔融氧化铝得到铝,不能电解熔融氯化铝,电解熔融氯化镁得到镁,不能电解熔融氧化镁。
C.制普通玻璃的原料:石英砂、石灰石、纯碱,油脂在纯碱中可以发生水解生成高级脂肪酸盐,最终可以制得肥皂、食品工业上常用纯碱制作糕点等,纯碱在玻璃、肥皂、食品等工业中都有着广泛的应用,故C正确;
D.焦炭高温还原二氧化硅生成一氧化碳和硅,化学方程式:SiO2+2C Si+2CO↑,可制备粗硅,要制得高纯度硅,还需要进行提纯,其化学方程式为:SiO2+2C Si+2CO↑、Si+2Cl2 SiCl4、SiCl4+2H2 Si+4HCl,故D错误;
C.工业制小苏打是饱和氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳生成碳酸氢钠晶体和氯化铵,反应的化学方程式:NH3+CO2+H2O+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl,故C正确;
D.工业制粗硅是焦炭和二氧化硅高温反应生成硅和一氧化碳,反应的化学方程式:2C+SiO2 Si+2CO↑,故D错误;
故选:C。
8.B
答案选B。
9.A
【解析】
【详解】
表示单晶硅的是Si,故A正确。
综上所述,答案为A。
【点睛】
硅的主要用途是硅太阳能电池、硅半导体材料,二氧化硅主要用于光导纤维。
10.D
【解析】
【详解】
A.CPU芯片材料为硅,光导纤维材料为SiO2,故A错误;
B.工艺师用氢氟酸刻蚀石英,SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,故B错误;
8.下列关于工业生产的说法中,不正确的是()
A.工业上,用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含杂质的粗硅
B.生产普通水泥的主要原料有石灰石、石英和纯碱
C.工业上将粗铜电解精炼,应将粗铜连接电源的正极
D.在高炉炼铁的反应中,一氧化碳作还原剂
9.5G时代对于信息的传输、储存、处理技术提出了新的要求。某种三维存储器的半导体衬底材料是单晶硅。下列化学式中可用于表示单晶硅的是()
故选D。
2.A
【解析】
【详解】
A.因氟单质的氧化性最强,不能利用置换反应生成氟单质,故A选;
B.C与二氧化硅在高温下发生置换反应可以生成硅和CO,故B不选;
C.镁在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和黑色的碳,该反应为置换反应,故C不选;
D.Fe与水蒸气在高温下发生置换反应生成四氧化三铁和氢气,可以通过置换反应制得,故D不选;
5.下列物质的制备,不符合工业生产实际的是()
A.电解熔融氯化镁制单质镁
B.用软锰矿和浓盐酸在加热条件下制氯气
C.用二氧化硅在高温下与焦炭反应制得粗硅
D.工业上炼铁时,常用石灰石除去铁矿石中的SiO2
6.下列说法正确的是()
A.石英玻璃和普通玻璃成分相同
B.工艺师可用盐酸蚀刻玻璃工艺品
C.由石英砂制备单晶硅的过程不涉及氧化还原反应
【详解】
(1)硅原子电子排布式:1s22s22p63s23p2,核外有5种不同能级的电子,当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先占据不同轨道,而且自旋方向相同,最外层的p电子有1种自旋方向;SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子形成4个Si−O共价键;故答案为:5;1;4;
(2)非金属性越强单质的氧化性越强,碳的还原性弱于硅;减少生成物CO的浓度,平衡正向移动;故答案为:弱于;因为生成物CO为气态,降低CO的浓度,可使平衡正向移动;
A.SiB.H2SiO3
C.Na2SiO3D.SiO2
10.下列说法正确的是()
A.我国自主研发的“龙芯1号”CPU芯片与光导纤维是同种材料
B.工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
C.水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品
D.粗硅制备单晶硅涉及氧化还原反应
二、综合题
11.硅及其化合物广泛应用于太阳能的利用、光导纤维及硅橡胶的制备等.
(2)一种由粗硅制纯硅过程如下:Si(粗) SiCl4 SiCl4(纯) Si(纯),在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12kg纯硅需吸收a kJ热量,写出该反应的热化学方程式:________________.
对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)下列叙述正确的是________________
2.下列物质中不能通过置换反应生成的是()
A.F2B.COC.CD.Fe3O4
3.下列有关工业生产的说法不正确的是
A.高炉炼铁、生产普通硅酸盐水泥和普通玻璃都要用到的一种原料是石灰石
B.工业上常以电解饱和食盐水为基础制取氯气
C.纯碱在玻璃、肥皂、食品等工业中有着广泛的应用
D.工业上利用焦炭与二氧化硅在高温下反应可直接制得高纯度的硅
C.水晶的主要成分为SiO2,不是硅酸盐制品,故C错误;
D.由粗硅制备单晶硅发生Si~SiCl4~Si的反应,它们均是氧化还原反应,故D正确;
答案选D。
11.514弱于因为生成物CO为气态,降低CO的浓度,可使平衡正向移动非极性小于 mol/(L•s)降低压强升高温度(或及时分离出HCl等) .
【解析】
纯净的硅是从自然界中的石英矿石(主要成分为SiO2)中提取.高温下制取纯硅有如下反应(方法Ⅰ):
①SiO2(s)+2C(s)⇌Si(s)+2CO(g)
②Si(s)+2Cl2(g)⇌SiCl4(g)
③SiCl4(g)+2H2(g)→Si(s)+4HCl(g)
完成下列填空:
(1)硅原子核外有______种不同能级的电子,最外层p电子有______种自旋方向;SiO2晶体中每个硅原子与______个氧原子直接相连.
故选A。
【点睛】
本题的易错点为D,要注意掌握常见的元素及其化合物的性质。
3.D
【解析】
【详解】
A.高炉炼铁的原料:铁矿石、焦炭、石灰石;制硅酸盐水泥的原料:石灰石和黏土;制普通玻璃的原料:石英砂、石灰石、纯碱,所以高炉炼铁、生产普通硅酸盐水泥和普通玻璃都要用到的原料是石灰石,故A正确;
B.电解饱和食盐水阳极氯离子失电子发生氧化反应生成氯气,阴极氢离子得到电子发生还原反应生成氢气,反应的化学方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑,工业上常以电解饱和食盐水为基础制取氯气,故B正确;
故选D。
【点睛】
本题的易错点为A,要注意常见工业生产的原理的记忆;碳与二氧化硅高温下反应生成粗硅,不是纯硅,需要进一步提纯。
4.B
【解析】
【详解】
A.步骤③,氢气中氢元素化合价升高,氢气作还原剂,故A正确;
B.硅用作计算机“芯片”,二氧化硅不能作计算机“芯片”,故B错误;
C.步骤①是二氧化硅和碳在高温条件下反应生成硅和一氧化碳,反应的化学方程式为:SiO2+2C Si+2CO↑,故C正确;
a.该反应的平衡常数随温度升高而增大
b.横坐标表示的投料比应该是
c.实际生产中为提高SiHCl3的利用率,可适当降低压强
(5)硅元素最高价氧化物对应的水化物是H2SiO3.室温下,0.1mol/L的硅酸钠溶液和0.1mol/L的碳酸钠溶液,碱性更强的是___________,其原因是________________.已知:H2SiO3:Ka1=2.0×10﹣10、Ka2=1.0×10﹣12,H2CO3:Ka1=4.3×10﹣7Ka2=5.6×10﹣11.
相关文档
最新文档