第七部分硅的制備——高考化學攻破實驗專項訓練學校：___________姓名：___________班級：___________考號：___________

一、單選題1．下列關于硅及其化合物的說法，錯誤的是()A.二氧化硅是半導體材料，硬度大，可用于制造光導纖維B.利用焦炭制備粗硅的化學方程式為：C.不能用帶玻璃瓶塞的試劑瓶盛放NaOH溶液D.硅膠多孔，吸附水分能力強，常用作實驗室和袋裝食品的干燥劑2．“中國芯”的主要原料是單晶硅，制取純硅的過程如圖所示。下列說法正確的是()A.步驟①中的反應為B.二氧化硅是酸性氧化物，能與水反應生成硅酸C.步驟②和③均屬于置換反應D.28g純硅中含有4molSi-Si鍵3．實驗室用（沸點33.0℃）與過量在1100℃下反應制得純硅，制備純硅的裝置如圖所示（夾持及加熱裝置略去），已知：能與劇烈反應，在空氣中易自燃，下列說法錯誤的是()A.裝置B中的試劑是濃硫酸，目的是除去氫氣中的水蒸氣B.裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是使滴入燒瓶中的氣化C.實驗時石英管用酒精燈外焰加熱D.為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是排盡裝置中的空氣以及控制好反應溫度4．工業(yè)上制備高純硅，一般需要先制得98%左右的粗硅，再以粗硅為原料制備高純硅，工藝流程如下；工業(yè)上還以粗硅為原料采用熔融鹽電解法制取甲硅烷（），電解裝置如圖所示：下列有關說法正確的是()A.制備粗硅的化學方程式：B.制備高純硅的工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)只有HClC.陰極發(fā)生的電極反應：D.、Si、都屬于共價晶體5．高純單晶硅是重要的半導體材料，在各種集成電路、芯片和CPU的制作中有不可替代的作用。實驗室中模擬制備高純硅的裝置如圖所示（夾持裝置略去），下列說法錯誤的是()（已知：電負性，的沸點為31.8℃，熔點為-126.5℃，在空氣中易自燃，遇水會劇烈反應）A.實驗過程中，加熱石英管前應先對進行驗純B.實驗開始時，排盡裝置中的空氣是為了防止自燃和水解C.尾氣通入NaOH溶液中，發(fā)生反應的化學方程式為D.為提高裝置Ⅳ中的利用率，裝置Ⅲ應使用冷水浴6．二氧化硅()又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料。下列說法正確的是()A.既能與HF反應，又能與NaOH反應，屬于兩性氧化物B.和Si都是光導纖維材料C.利用與NaOH溶液反應可制取“水玻璃”D.圖中所示轉(zhuǎn)化反應都是非氧化還原反應7．由二氧化硅制高純硅的流程如圖，下列判斷中錯誤的是()A.①②③均屬于氧化還原反應 B.氫氣和氯化氫均可循環(huán)利用C.二氧化硅是一種堅硬難熔的固體 D.反應③每生成純硅，轉(zhuǎn)移電子8．信息技術離不開芯片，現(xiàn)代芯片離不開高純度硅，工業(yè)上生產(chǎn)高純硅的工藝流程如下：則下列說法正確的是()A.工業(yè)上用焦炭還原石英砂制硅的反應為：B.高純硅可以用于制備光導纖維C.上述流程②、③反應屬于可逆反應D.上述流程中能循環(huán)利用的物質(zhì)有和9．硅是芯片的主要成分，在日常生活中具有重要用途。如圖是工業(yè)上制備高純硅的主要流程，下列說法正確的是()A.反應Ⅰ中焦炭體現(xiàn)氧化性B.A為HCl，B為，物質(zhì)A、B可循環(huán)利用C.晶體硅是一種半導體材料，常用于制造光導纖維D.石英砂是玻璃、陶瓷的主要原料之一10．下圖是部分礦物資源的利用及產(chǎn)品流程，有關說法錯誤的是（）A.粗銅電解精煉時，粗銅作陽極B.生產(chǎn)鋁、銅、高純硅及玻璃過程中都涉及氧化還原反應C.黃銅礦冶銅時，副產(chǎn)物可用于生產(chǎn)硫酸，F(xiàn)eO可用作冶鐵的原料D.粗硅制高純硅時，提純四氯化硅可用多次分餾的方法二、實驗題11．晶體硅是一種重要的非金屬材料，有科學家認為硅是“21世紀的能源”、“未來的石油”。（1）工業(yè)上生產(chǎn)純硅的工藝流程如下：石英砂的主要成分是，在制備粗硅時，焦炭的作用是__________(填“氧化劑”或“還原劑”)；在該反應中，若消耗了3.0g，則轉(zhuǎn)移電子的總數(shù)為_______________。（2）某實驗室利用(沸點33.0℃)與過量H2在1000℃～1100℃反應制得純硅。已知能與強烈反應，在空氣中易自燃。裝置如圖所示(熱源及夾持裝置略去)。①裝置B中的試劑是___________。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是_________________。②反應一段時間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是______________________；裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為___________________________________。③為檢驗產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需要加入的試劑有______(填字母)。a.碘水b.氯水c.溶液d.KSCN溶液12．“中國芯”的發(fā)展離不開單晶硅，四氯化硅是制備高純硅的原料。某小組擬在實驗室用下列裝置模擬探究四氯化硅的制備和應用（夾持裝置已省略）。已知有關信息：①Si+3HClSiHCl3+H2，Si+2Cl2SiCl4②SiC14遇水劇烈水解，SiC14的熔點、沸點分別為-70.0?℃、57.7?℃請回答下列問題：（1）裝濃鹽酸的儀器名稱是_____________。（2）寫出A中發(fā)生反應的離子方程式：_____________。（3）若拆去B裝置，可能的后果是______________。（4）有同學最初將E、F、G裝置設計成圖11裝置，圖11裝置的主要缺點是__________（寫出一個即可）。（5）已知NH4Cl在高溫條件下易分解生成NH3和HCl。利用SiCl4和NH3制備新型無機非金屬材料（Si3N4）的裝置如圖1。寫出該反應的化學方程式：_________。利用尾氣制備鹽酸，宜選擇下列裝置中的_____________（字母）。（6）取少量SiCl4產(chǎn)品溶于足量蒸餾水中生成硅酸，該反應的化學方程式為__________。

參考答案1．答案：A解析：A.二氧化硅不是半導體材料，晶體硅是半導體材料，故A錯誤，符合題意；B.利用焦炭制備粗硅的化學方程式正確，故B正確，不符合題意；C.不能用帶玻璃瓶塞的試劑瓶盛放氫氧化鈉溶液，因為氫氧化鈉能與玻璃中的二氧化硅反應生成有粘性的硅酸鈉，把瓶塞和瓶體粘住無法打開，故C正確，不符合題意；D.硅膠多孔，吸附水分能力強，常用作實驗室和袋裝食品的干燥劑，故D正確，不符合題意。2．答案：C解析：A.步驟①中的反應為和焦炭在高溫條件生成粗硅和CO，，故A錯誤；B.二氧化硅是酸性氧化物，但其不溶于水也不能與水反應，故B錯誤；C.步驟②，屬于置換反應，③也屬于置換反應，故C正確；D.硅晶體中1molSi與另外4molSi形成Si-Si鍵，但是這個Si只占每個鍵的一半，所以1mol純硅含有2molSi-Si鍵，即28g純硅中含有2molSi-Si鍵，故D錯誤；故答案為：C。3．答案：C解析：A.能與劇烈反應，所以裝置B中的試劑是濃硫酸，目的是除去氫氣中的水蒸氣，故A正確；B.的沸點33.0℃，為使滴入燒瓶中的氣化，裝置C中的燒瓶需要加熱，故B正確；C.酒精燈的加熱溫度400~500℃，與的反應溫度是1100℃，實驗時石英管不能用酒精燈加熱，故C錯誤；D.在空氣中易自燃，與的反應溫度是1100℃，為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是排盡裝置中的空氣以及控制好反應溫度，故D正確；故選C。4．答案：C解析：制備粗硅的化學方程式為，A項錯誤；制備高純硅的工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)有和HCl，B項錯誤；屬于分子晶體，D項錯誤。5．答案：D解析：A.實驗過程中，應先對進行驗純再加熱石英管，防止氫氣不純導致實驗失敗，故A正確；B.在空氣中易自燃，遇水會劇烈反應，實驗開始時，排盡裝置中的空氣是為了防止自燃和水解，故B正確；C.電負性中H為-1價，具有還原性，可與氫氧化鈉溶液發(fā)生歸中反應化學方程式為：，故C正確；D.Ⅳ中是為了使氣化，使得氣化后的與氫氣在石英管中反應，不可使用冷水浴，故D錯誤；故選D。6．答案：C解析：A.是酸性氧化物，A錯誤；B.是光導纖維材料，Si為半導體材料，B錯誤；C.“水玻璃”是的水溶液，C正確；D.制取Si的過程中涉及了氧化還原反應，如二氧化硅與碳反應，硅與氯氣反應等，D錯誤；故選C。7．答案：D解析：①②③反應前后元素化合價發(fā)生變化，故①②③均屬于氧化還原反應，A正確；由二氧化硅制高純硅的流程中生成氫氣和氯化氫，同時氫氣和氯化氫也作為反應物參與化學反應，故氫氣和氯化氫均可循環(huán)利用，B正確；二氧化硅熔點高，硬度大，C正確；反應③中，的化合價由+4價降到0價，H的化合價由-1價和0價升到+1價，每生成純硅轉(zhuǎn)移電子，D錯誤。8．答案：D解析：A．工業(yè)上用焦炭還原石英砂制硅的反應為：，故A錯誤；B．制備光導纖維是二氧化硅，故B錯誤；C．②、③反應溫度不相同，因此上述流程②、③反應屬于可逆反應，故C錯誤；D．粗硅和氯化氫反應生成，和氫氣反應生成硅和氯化氫，因此上述流程中能循環(huán)利用的物質(zhì)有和，故D正確。綜上所述，答案為D。9．答案：B解析：反應Ⅰ中，焦炭反應生成CO，化合價由0價升高為+2價，體現(xiàn)還原性，A錯；光導纖維的主要成分是二氧化硅，C錯；陶瓷是以黏土（主要成分為含水的鋁硅酸鹽）為主要原料，D錯。10．答案：B解析：粗銅精煉時,粗銅作陽極,精銅作陰極,A對;制玻璃發(fā)生的反應:,都不屬于氧化還原反應,B錯;用于生產(chǎn)硫酸,FeO用作冶鐵原料屬于副產(chǎn)物的充分利用,C對;多次分餾提純可使與粗硅中的雜質(zhì)分離徹底,保證制得高純度的硅,D對。11．答案：（1）還原劑；或（2）①濃硫酸；使滴入燒瓶中的汽化②有固體物質(zhì)生成；③bd解析：（1）根據(jù)流程可知，化學方程式為，碳的化合價升高，做還原劑，1mol參加反應轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4mol，反應中消耗3.0g，，轉(zhuǎn)移電子為0.2mol，即或；（2）能與強烈反應，需要用濃硫酸干燥氫氣，反應需要的溫度比較高，在D中反應，的沸點較低，C中的燒瓶需要加熱是為了使滴入燒瓶中的汽化；②裝置D中有硅單質(zhì)生成，即有固體物質(zhì)生成。此反應為；③亞鐵離子的檢驗通常用的方法是：先向溶液中加入KSCN，溶液不變紅色，再加入氯水溶液變紅色，即可卻確定有亞鐵離子，答案為bd。12．答案：（1）分液漏斗（2）2+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O（3）HCl和Si反應生成SiHCl3和H2，會使產(chǎn)品純度降低；Cl2和H2混合共熱易發(fā)生爆炸（寫出一個即可）（4）SiCl4在試劑瓶e中液化，壓強減小，燒堿溶液倒吸入試劑瓶f中；燒堿溶液中水蒸氣進入產(chǎn)品收集瓶，SiCl4發(fā)生水解（寫出一個即可）（5）3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl;c（6）SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl解析：（1）區(qū)別分液漏斗、長頸漏斗、漏斗。裝有濃鹽酸的儀器是分液漏斗，以便于控制加入鹽酸的量與速率。（2）KMnO4與濃鹽酸反應生成MnCl2、Cl2、KCl和H2O，化學方為2KMnO4+16HCl=2KCl+2