高中化学复习知识点：硅的制备

1、试卷第4页，总4页高中化学复习知识点：硅的制备30%,一、单选题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2.下列物质中不能通过置换反应生成的是（）A. F2B. COC. CD, Fe3O43,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

2、工业中有着广泛的应用D .工业上利用焦炭与二氧化硅在Wj温下反应可直接制得Wj纯度的硅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：'C'工就舞叫SiO2 f Si（粗） SiHCl 3 tSi（纯）下列说法不正确的是（）A.步骤中氢气作还原剂B .硅和二氧化硅都能用作计算机“芯片”C.步骤的化学方程式为：SiO2+2C莘:Si+2CO TD.步骤中发生的反应都属于氧化还原反应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 .用软镒矿和浓盐酸在加热条件下制氯气C.用二氧化硅在tWj温下与焦炭反应

3、制得粗硅D.工业上炼铁时，常用石灰石除去铁矿石中的SiO26 .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（）通电A .氯碱工业制氯气：2NaCl （熔融）2Na+C1 2 TWj温8 .利用磁铁矿冶炼铁：CO+FeOFe+CO2C.工业制小苏打：NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO 3, +NHC1Wj温D.工业制粗硅： C+SiO2Si+CO2）9 .下列关于工业生产的说法中，不正确的是（）A.工业上，

4、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10 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（）A. SiB. H2SQ3C. Na2SiO3D. SiO210 .下列说法正确的是（）A.我国自主研发的 龙芯1号” CPUS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

5、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.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 ）: 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 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.(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，反应能进行的原因是.(3)反应生成的化合物分子空

6、间构型为；该分子为 分子(填写 彼性”或非极 性”),(4)某温度下，反应在容积为 V升的密闭容器中进行，达到平衡时 C12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，C12的浓度为b mol/L .则： a b (填写 失于”、等于“或小于”).(5)在t秒内，反应中反应速率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 n ):Si (粗)+3HCl (g)shq 3 +出(g) +q(q。)SiHCl3 (g) +H2 (g) 1 浦沛Si (纯)+3hci (g)提高反应中Si (纯)的产率，可采取的

7、措施有： 、.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 C)用途广泛，制取与提纯方法有多种.炼钢开始和结束阶段都可能发生反应：Si+2FeO 高温 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Cl2塞保H2(2) 一种由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗)460c SiCl4SiCl4(纯)1100cSi(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(SiX

8、 4)下列叙述正确的是 A . NaX易水解B. SiX4是共价化合物C. NaX的熔点一般高于SiX4D. 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： (4)此外，还可以将粗硅转化成三氯氢硅(SiHCl 3),通过反应：SiHCl 3(g)+H2(g)? Si(s)+3HCl(g)制得高纯硅.不同温度下，SiHCl 3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).a.该反

9、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n(SiHCl 3)WE)c.实际生产中为提高SiHCl 3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=2.0X 10 10、Ka2=1.0x10 12, H2CO3： Ka1=4.3X 10 7 Ka2=5.6Xl0 11.参考答案【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

10、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。故选Do2. 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；故选A o【点睛】本题的易错点为 D,要注

11、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+2H 2O电解2NaOH+Cl 2 f +Hf,工业上常以电解饱和食盐水为基础制取氯气，故B正确；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

12、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曼三Si+2COT,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：SQ2+2C9温Si+2CO 公Si+2Cl 2速笼SiCl4、SiCl4+2H2zSi+4HCl ,故 D 错误；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，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

13、作计算机芯片"，故B错误；C.步骤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：Wj温SiO2+2C = Si+2COT,故 C 正确；D.步骤中，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镒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 Bo【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。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),

14、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.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：Do7. C【解析】【详解】通电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+2H 2OCl2 f +HT +2NaOH 故 A 错误；Wj温B.磁铁矿成分为四氧化三铁，反应的化学方程式：4CO+Fe3O43Fe+4CO2,故B错误；C

15、.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俊，反应的化学方程式：NH3+CO2+H2O+NaCl NaHCOsJ +NHC1,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+SiO2Wj温Si+2CO T,故 D 错误；故选：Co8. B【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军 Si+2CO T ,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，

16、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。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 Ao【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=SiF 4 T +2H2O,故B错误；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SiSiCl4Si的反应，它们均是氧化还原反应，故 D正确；答案选Do11. 514 弱于因为生

17、成物CO为气态，降低 CO的浓度，可使平衡正向移2a-b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】【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

18、平衡正向移动；(3)四氯化硅是正四面体结构，SiCl4分子结构对称结构，属于非极性分子；故答案为：正四面体型；非极性；(4)体积减小，压强增大，平衡正向移动，氯气的物质的量减小，但体积减小更大，浓度 增大；故答案为：小于;2a-b 11mol L s , tc(5)氯气的反应速率v Cl2 二112a-b ,v SiCl4 = v Cl2 =mol L22t(6)该反应正向为气体体积增大的反应,降低压强可使平衡正向移动； 该反应为吸热反应,升高温度可使反应正向移动；及时分离出HCl,使生成物浓度降低，可使平衡正向移动，故答案为:降低压弓虽;升高温度 (或及时分离出HCl等)。12. CDSiC

19、l4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) H=+0.025akJ/mol BC C 和 Si 最外层电子数相同(或“是同主族元素”)，C原子半径小于Si(或“C原子电子层数少于 Si”)Si元素的非金属性弱于C元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷ac 硅酸钠硅酸的Ka2小于碳酸的Ka2,硅酸钠更易水解【解析】【分析】 (1)根据炼钢的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到 规定范围的过程，简单地说，是对生铁降碳、去硫磷、调硅镒含量的过程；在使碳等元素降 到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧元素，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生 裂纹；（2）每生成1.12k

20、g纯硅需吸收akJ热量，则生成1mol纯硅吸收的热量为 1.12 103 =0.025akJ, 28据此写出反应热化学方程式；A .强酸的钠盐不水解；B.硅的卤化物（SiX4）是由非金属元素原子间通过共用电子对形成的化合物；C.离子晶体的熔点大于分子晶体的熔点；D. SiF4晶体属于分子晶体；硅烷的分解温度远低于甲烷的原因为：C和Si最外层电子数相同（或 是同主族元素”）,C原子半径小于Si （或“C原子电子层数少于 Si'） Si元素的非金属性弱于 C元素，硅烷的 热稳定性弱于甲烷；（4）a.因为随着温度的升高，SiHCl3的转化率增大，平衡右移，则该反应的平衡常数随温度升高而增大；

21、b.增大一种反应物的浓度，能提高其它反应物的转化率，而本身的转化率反而降低，故横n H2坐标表示的投料比应该是 ；n SiHCl3c.降低压强平衡向气体系数减小方向移动；依据盐类水解规律越弱越水解”解答。【详解】（1）炼钢的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定 范围的过程，简单地说，是对生铁降碳、去硫磷、调硅镒含量的过程，这一过程基本上是一 个氧化过程，是用不同来源的氧（如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧）来氧化铁水中的碳、高温高温硅、镒等元素.化学反应主要是2FeO+Si=2Fe+SiO2、FeO+Mn Fe+MnO ;在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹，故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂（例如镒铁、硅铁和铝等），以除去钢液高温高温高温中多余的氧：Mn+FeO MnO+Fe , Si+2FeOSiO2+2Fe, 2Al+3FeOAl 2O3+3Fe,故答案选CD；(2)由题意可知：每生成 1.12kg纯硅需吸收ak