高中化學復習知識點：硅的制備

1、試卷第4頁，總4頁高中化學復習知識點：硅的制備30%,一、單選題1 .作為全球最大的電子產品制造國，中國卻有著 芯”病。我國國產芯片自給率不到產值不足全球的 7%,市場份額不到10%。下列說法正確的是（）A. CPU半導體芯片與光導纖維是同種材料B.水泥和玻璃屬于新型硅酸鹽材料C.水晶和陶瓷都是硅酸鹽制品D.粗硅制備單晶硅涉及氧化還原反應2.下列物質中不能通過置換反應生成的是（）A. F2B. COC. CD, Fe3O43,下列有關工業(yè)生產的說法不正確的是A.高爐煉鐵、生產普通硅酸鹽水泥和普通玻璃都要用到的一種原料是石灰石B.工業(yè)上常以電解飽和食鹽水為基礎制取氯氣C.純堿在玻璃、肥皂、食品等

2、工業(yè)中有著廣泛的應用D .工業(yè)上利用焦炭與二氧化硅在Wj溫下反應可直接制得Wj純度的硅4 .高純度晶體硅是良好的半導體材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用引起了計算機的一場“革命”它可以按下列方法制備：'C'工就舞叫SiO2 f Si（粗） SiHCl 3 tSi（純）下列說法不正確的是（）A.步驟中氫氣作還原劑B .硅和二氧化硅都能用作計算機“芯片”C.步驟的化學方程式為：SiO2+2C莘:Si+2CO TD.步驟中發(fā)生的反應都屬于氧化還原反應5 .下列物質的制備，不符合工業(yè)生產實際的是（）A.電解熔融氯化鎂制單質鎂B .用軟鎰礦和濃鹽酸在加熱條件下制氯氣C.用二氧化硅在tWj溫下與焦炭反應

3、制得粗硅D.工業(yè)上煉鐵時，常用石灰石除去鐵礦石中的SiO26 .下列說法正確的是（）A.石英玻璃和普通玻璃成分相同B.工藝師可用鹽酸蝕刻玻璃工藝品C.由石英砂制備單晶硅的過程不涉及氧化還原反應D. Si可用于信息存儲，SiO2可用于光纖通訊7 .下列解釋工業(yè)生產或應用的化學方程式正確的是（）通電A .氯堿工業(yè)制氯氣：2NaCl （熔融）2Na+C1 2 TWj溫8 .利用磁鐵礦冶煉鐵：CO+FeOFe+CO2C.工業(yè)制小蘇打：NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO 3, +NHC1Wj溫D.工業(yè)制粗硅： C+SiO2Si+CO2）9 .下列關于工業(yè)生產的說法中，不正確的是（）A.工業(yè)上，

4、用焦炭在電爐中還原二氧化硅得到含雜質的粗硅B.生產普通水泥的主要原料有石灰石、石英和純堿C.工業(yè)上將粗銅電解精煉，應將粗銅連接電源的正極D.在高爐煉鐵的反應中，一氧化碳作還原劑10 5G時代對于信息的傳輸、儲存、處理技術提出了新的要求。某種三維存儲器的半導體襯底材料是單晶硅。下列化學式中可用于表示單晶硅的是（）A. SiB. H2SQ3C. Na2SiO3D. SiO210 .下列說法正確的是（）A.我國自主研發(fā)的 龍芯1號” CPUS片與光導纖維是同種材料B .工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術品C.水晶項鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品D.粗硅制備單晶硅涉及氧化還原反應二、綜合題11 .硅及其化

5、合物廣泛應用于太陽能的利用、光導纖維及硅橡膠的制備等.純凈的硅是從自然界中的石英礦石（主要成分為SiO2）中提取.高溫下制取純硅有如下反應（方法I ）: SiO2 （s） +2C （s） ?Si （s） +2CO （g） Si (s) +2C12 (g) ?SiCl4 (g)SiCl4 (g) +2H2 (g) 一Si (s) +4HC1 (g)完成下列填空：(1)硅原子核外有 種不同能級的電子，最外層p電子有 種自旋方向；SiO2晶體中每個硅原子與 個氧原子直接相連.(2)單質的還原性：碳 硅(填寫 同于“、強于“或弱于“).從平衡的視角而言，反應能進行的原因是.(3)反應生成的化合物分子空

6、間構型為；該分子為 分子(填寫 彼性”或非極 性”),(4)某溫度下，反應在容積為 V升的密閉容器中進行，達到平衡時 C12的濃度為a mol/L .然后迅速縮小容器容積到 0.5V升，t秒后重新達到平衡，C12的濃度為b mol/L .則： a b (填寫 失于”、等于“或小于”).(5)在t秒內，反應中反應速率v (SiCl4)= (用含a、b的代數式表示).(6)工業(yè)上還可以通過如下反應制取純硅(方法 n ):Si (粗)+3HCl (g)shq 3 +出(g) +q(q。)SiHCl3 (g) +H2 (g) 1 浦沛Si (純)+3hci (g)提高反應中Si (純)的產率，可采取的

7、措施有： 、.12.含硅元素的化合物廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構成巖石.晶體硅(熔點1410 C)用途廣泛，制取與提純方法有多種.煉鋼開始和結束階段都可能發(fā)生反應：Si+2FeO 高溫 2Fe+SiO2,其目的是A.得到副產品硅酸鹽水泥B.制取SiO2,提升鋼的硬度C.除去生鐵中過多的 Si雜質D.除過量FeO,防止鋼變脆Cl2塞保H2(2) 一種由粗硅制純硅過程如下：Si(粗)460c SiCl4SiCl4(純)1100cSi(純)，在上述由SiCl4制純硅的反應中，測得每生成1.12kg純硅需吸收a kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：.對于鈉的鹵化物(NaX)和硅的鹵化物(SiX

8、 4)下列敘述正確的是 A . NaX易水解B. SiX4是共價化合物C. NaX的熔點一般高于SiX4D. SiF4晶體是由共價鍵形成的空間網狀結構(3)粗硅經系列反應可生成硅烷 (SiH4),硅烷分解也可以生成高純硅.硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷，所以Si元素的非金屬性弱于 C元素，用原子結構解釋其原因： (4)此外，還可以將粗硅轉化成三氯氫硅(SiHCl 3),通過反應：SiHCl 3(g)+H2(g)? Si(s)+3HCl(g)制得高純硅.不同溫度下，SiHCl 3的平衡轉化率隨反應物的投料比(反應初始時，各反應物的物質的量之比)的變化關系如圖所示.下列說法正確的是(填字母序號).a.該反

9、應的平衡常數隨溫度升高而增大b.橫坐標表示的投料比應該是n(SiHCl 3)WE)c.實際生產中為提高SiHCl 3的利用率，可適當降低壓強(5)硅元素最高價氧化物對應的水化物是H2SiO3.室溫下，0.1mol/L的硅酸鈉溶液和0.1mol/L的碳酸鈉溶液，堿性更強的是 ,其原因是 已知：H2SiO3： Ka1=2.0X 10 10、Ka2=1.0x10 12, H2CO3： Ka1=4.3X 10 7 Ka2=5.6Xl0 11.參考答案【解析】【分析】【詳解】A. CPU半導體芯片用的是晶體硅，光導纖維用的是二氧化硅，兩者所用的材料不同，A不正確；B.水泥和玻璃的主要成分都是硅酸鹽，故其

10、均屬于硅酸鹽材料， 但不屬于新型硅酸鹽材料，B不正確C.水晶的成分是二氧化硅，陶瓷的主要成分是硅酸鹽，C不正確；D.粗硅制備單晶硅的過程中，先用氯氣把硅氧化為四氯化硅，再用氫氣把四氯化硅還原為硅，故該過程涉及氧化還原反應，D正確。故選Do2. A【解析】【詳解】A.因氟單質的氧化性最強，不能利用置換反應生成氟單質，故 A選；B. C與二氧化硅在高溫下發(fā)生置換反應可以生成硅和CO,故B不選；C.鎂在二氧化碳中燃燒生成氧化鎂和黑色的碳，該反應為置換反應，故 C不選；D. Fe與水蒸氣在高溫下發(fā)生置換反應生成四氧化三鐵和氫氣，可以通過置換反應制得，故D不選；故選A o【點睛】本題的易錯點為 D,要注

11、意掌握常見的元素及其化合物的性質。3. D【解析】【詳解】A.高爐煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石；制硅酸鹽水泥的原料：石灰石和黏土；制普 通玻璃的原料：石英砂、石灰石、純堿，所以高爐煉鐵、生產普通硅酸鹽水泥和普通玻璃都要用到的原料是石灰石，故 A正確；B.電解飽和食鹽水陽極氯離子失電子發(fā)生氧化反應生成氯氣，陰極氫離子得到電子發(fā)生還 原反應生成氫氣，反應的化學方程式為2NaCl+2H 2O電解2NaOH+Cl 2 f +Hf,工業(yè)上常以電解飽和食鹽水為基礎制取氯氣，故B正確；C.制普通玻璃的原料：石英砂、石灰石、純堿，油脂在純堿中可以發(fā)生水解生成高級脂肪 酸鹽，最終可以制得肥皂、食品工業(yè)上常用

12、純堿制作糕點等，純堿在玻璃、肥皂、食品等工 業(yè)中都有著廣泛的應用，故 C正確；D.焦炭高溫還原二氧化硅生成一氧化碳和硅，化學方程式：SiO2+2C曼三Si+2COT,可制備粗硅，要制得高純度硅，還需要進行提純，其化學方程式為：SQ2+2C9溫Si+2CO 公Si+2Cl 2速籠SiCl4、SiCl4+2H2zSi+4HCl ,故 D 錯誤；故選D。【點睛】本題的易錯點為 A,要注意常見工業(yè)生產的原理的記憶；碳與二氧化硅高溫下反應生成粗硅，不是純硅，需要進一步提純。4. B【解析】【詳解】A.步驟，氫氣中氫元素化合價升高，氫氣作還原劑，故 A正確；B.硅用作計算機 芯片"，二氧化硅不能

13、作計算機芯片"，故B錯誤；C.步驟是二氧化硅和碳在高溫條件下反應生成硅和一氧化碳，反應的化學方程式為：Wj溫SiO2+2C = Si+2COT,故 C 正確；D.步驟中，都有元素化合價改變，發(fā)生的反應都屬于氧化還原反應，故D正確；選B。5. B【解析】【詳解】實驗室制取氯氣用二氧化鎰和濃鹽酸在加熱條件反應，工業(yè)生成氯氣常用電解飽和食鹽水， 故B符合題意。綜上所述所，答案為 Bo【點睛】電解熔融氧化鋁得到鋁，不能電解熔融氯化鋁，電解熔融氯化鎂得到鎂，不能電解熔融氧化鎂。6. D【解析】【詳解】A.普通玻璃的主要成分是：二氧化硅、硅酸鈉和硅酸鈣，石英玻璃的成分主要為二氧化硅(SiO2),

14、所以二者成分不同，A錯誤；B.玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅能和氫氟酸反應生成四氟化硅，而與鹽酸不反應，所以工藝師用氫氟酸刻蝕玻璃制作工藝品，B錯誤；C.由石英沙制備單晶硅過程中，硅元素的化合價由+4價變?yōu)?價，所以一定涉及氧化還原反應，C錯誤；D.硅是半導體材料，可用于信息存儲，能用于制作硅芯片，二氧化硅能用于制造光導纖維，D正確；故答案為：Do7. C【解析】【詳解】通電A.氯堿工業(yè)制氯氣是電解飽和食鹽水，反應的化學方程式：2NaCl+2H 2OCl2 f +HT +2NaOH 故 A 錯誤；Wj溫B.磁鐵礦成分為四氧化三鐵，反應的化學方程式：4CO+Fe3O43Fe+4CO2,故B錯誤；C

15、.工業(yè)制小蘇打是飽和氯化鈉溶液中依次通入氨氣、二氧化碳生成碳酸氫鈉晶體和氯化俊，反應的化學方程式：NH3+CO2+H2O+NaCl NaHCOsJ +NHC1,故C正確；D.工業(yè)制粗硅是焦炭和二氧化硅高溫反應生成硅和一氧化碳，反應的化學方程式：2C+SiO2Wj溫Si+2CO T,故 D 錯誤；故選：Co8. B【解析】【分析】【詳解】A .工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原二氧化硅 SiO2+2C軍 Si+2CO T ,得到含少量雜質的粗硅, 故A正確；B.生產普通水泥的原料是石灰石和黏土，石灰石、石英和純堿是制備玻璃的主要原料，故B錯誤；C.電解法精煉銅時，粗銅做陽極，連接電源正極，發(fā)生氧化反應，

16、故 C正確；D.高爐煉鐵原理，一氧化碳還原氧化鐵生成鐵，還原劑為一氧化碳，故 D正確。答案選B。9. A【解析】【詳解】表示單晶硅的是 Si,故A正確。綜上所述，答案為 Ao【點睛】硅的主要用途是硅太陽能電池、硅半導體材料，二氧化硅主要用于光導纖維。10. D【解析】【詳解】A. CPU芯片材料為硅，光導纖維材料為SiO2,故A錯誤；B.工藝師用氫氟酸刻蝕石英，SiO2+4HF=SiF 4 T +2H2O,故B錯誤；C.水晶的主要成分為 SiO2,不是硅酸鹽制品，故 C錯誤；D.由粗硅制備單晶硅發(fā)生SiSiCl4Si的反應，它們均是氧化還原反應，故 D正確；答案選Do11. 514 弱于因為生

17、成物CO為氣態(tài)，降低 CO的濃度，可使平衡正向移2a-b動 非極性 小于mol/ (L?s)降低壓強升高溫度(或及時分離出HCl 等) .【解析】【詳解】(1)硅原子電子排布式:1s22s22p63s23p2,核外有5種不同能級的電子，當電子排布在同一能級的不同軌道時， 基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先占據不同軌道，而且自旋方向相同， 最外層 的P電子有1種自旋方向；SiO2晶體中每個硅原子與 4個氧原子形成4個Si-O共價鍵；故 答案為：5; 1; 4；(2)非金屬性越強單質的氧化性越強，碳的還原性弱于硅；減少生成物CO的濃度，平衡正向移動；故答案為：弱于；因為生成物CO為氣態(tài)，降低CO的濃度，可使

18、平衡正向移動；(3)四氯化硅是正四面體結構，SiCl4分子結構對稱結構，屬于非極性分子；故答案為：正四面體型；非極性；(4)體積減小，壓強增大，平衡正向移動，氯氣的物質的量減小，但體積減小更大，濃度 增大；故答案為：小于;2a-b 11mol L s , tc(5)氯氣的反應速率v Cl2 二112a-b ,v SiCl4 = v Cl2 =mol L22t(6)該反應正向為氣體體積增大的反應,降低壓強可使平衡正向移動； 該反應為吸熱反應,升高溫度可使反應正向移動；及時分離出HCl,使生成物濃度降低，可使平衡正向移動，故答案為:降低壓弓雖;升高溫度 (或及時分離出HCl等)。12. CDSiC

19、l4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) H=+0.025akJ/mol BC C 和 Si 最外層電子數相同(或“是同主族元素”)，C原子半徑小于Si(或“C原子電子層數少于 Si”)Si元素的非金屬性弱于C元素，硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷ac 硅酸鈉硅酸的Ka2小于碳酸的Ka2,硅酸鈉更易水解【解析】【分析】 (1)根據煉鋼的要求把生鐵中的含碳量去除到規(guī)定范圍，并使其它元素的含量減少或增加到 規(guī)定范圍的過程，簡單地說，是對生鐵降碳、去硫磷、調硅鎰含量的過程；在使碳等元素降 到規(guī)定范圍后，鋼水中仍含有大量的氧元素，是有害的雜質，使鋼塑性變壞，軋制時易產生 裂紋；（2）每生成1.12k

20、g純硅需吸收akJ熱量，則生成1mol純硅吸收的熱量為 1.12 103 =0.025akJ, 28據此寫出反應熱化學方程式；A .強酸的鈉鹽不水解；B.硅的鹵化物（SiX4）是由非金屬元素原子間通過共用電子對形成的化合物；C.離子晶體的熔點大于分子晶體的熔點；D. SiF4晶體屬于分子晶體；硅烷的分解溫度遠低于甲烷的原因為：C和Si最外層電子數相同（或 是同主族元素”）,C原子半徑小于Si （或“C原子電子層數少于 Si'） Si元素的非金屬性弱于 C元素，硅烷的 熱穩(wěn)定性弱于甲烷；（4）a.因為隨著溫度的升高，SiHCl3的轉化率增大，平衡右移，則該反應的平衡常數隨溫度升高而增大；

21、b.增大一種反應物的濃度，能提高其它反應物的轉化率，而本身的轉化率反而降低，故橫n H2坐標表示的投料比應該是 ；n SiHCl3c.降低壓強平衡向氣體系數減小方向移動；依據鹽類水解規(guī)律越弱越水解”解答?！驹斀狻浚?）煉鋼的要求把生鐵中的含碳量去除到規(guī)定范圍，并使其它元素的含量減少或增加到規(guī)定 范圍的過程，簡單地說，是對生鐵降碳、去硫磷、調硅鎰含量的過程，這一過程基本上是一 個氧化過程，是用不同來源的氧（如空氣中的氧、純氧氣、鐵礦石中的氧）來氧化鐵水中的碳、高溫高溫硅、鎰等元素.化學反應主要是2FeO+Si=2Fe+SiO2、FeO+Mn Fe+MnO ;在使碳等元素降到規(guī)定范圍后，鋼水中仍含有大量的氧，是有害的雜質，使鋼塑性變壞，軋制時易產生裂紋，故煉鋼的最后階段必須加入脫氧劑（例如鎰鐵、硅鐵和鋁等），以除去鋼液高溫高溫高溫中多余的氧：Mn+FeO MnO+Fe , Si+2FeOSiO2+2Fe, 2Al+3FeOAl 2O3+3Fe,故答案選CD；(2)由題意可知：每生成 1.12kg純硅需吸收ak