备考2024届高考化学一轮复习强化训练第四章非金属及其化合物第9讲碳硅及其化合物无机非金属材料价类二维转化思想__从石英砂到硅芯片

这是一份备考2024届高考化学一轮复习强化训练第四章非金属及其化合物第9讲碳硅及其化合物无机非金属材料价类二维转化思想__从石英砂到硅芯片，共3页。试卷主要包含了制备芯片的基体材料是高纯硅等内容，欢迎下载使用。


1.华为麒麟990 5G芯片是全球首款旗舰5G SC芯片。
2.制备芯片的基体材料是高纯硅。自然界中不存在单质硅，工业上常从石英砂中提取粗硅，再经过提纯得到多晶硅和单晶硅。
1.[结合传统文化考查硅及其化合物的性质][全国Ⅰ高考]陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是（ A ）
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
解析 氧化铁显红色，“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，A项错误；秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，B项正确；陶瓷以黏土为原料，经高温烧制而成，属于人造材料，主要成分是硅酸盐，C项正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐中硅元素处于最高价，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，D项正确。
2.[结合科技材料考查硅及其化合物的性质][2023大同模拟]高纯度单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”。它可以按下列方法制备：
下列说法正确的是（ D ）
A.由步骤①可以得出C的还原性大于Si
B.步骤①②③中生成或消耗1 ml Si，均转移2 ml电子
C.二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D.SiHCl3（沸点33.0 ℃）中含有少量的SiCl4（沸点67.6 ℃），可通过蒸馏提纯SiHCl3
解析 A项，Si和C同主族，Si的还原性比C的强，但在高温下能发生反应SiO2＋2C高温 Si＋2CO↑，错误。B项，步骤①中生成1 ml Si，转移4 ml电子，步骤②中生成1 ml SiHCl3，消耗1 ml Si，转移 4 ml 电子，步骤③中生成1 ml Si，转移4 ml电子，错误。C项，硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，错误。D项，SiHCl3和SiCl4的沸点相差较大，可以采用蒸馏的方法分离，正确。
3.[粗硅到多晶硅的提纯中热力学和动力学的应用][天津高考]多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
回答下列问题：
Ⅰ.硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 ml SiHCl3气体和H2，放出225 kJ热量，该反应的热化学方程式为 Si（s）＋3HCl（g）SiHCl3（g）＋H2（g） ΔH＝－225 kJ·ml－1 。SiHCl3的电子式为 。
Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为：
①SiCl4（g）＋H2（g）⇌SiHCl3（g）＋HCl（g） ΔH1＞0
②3SiCl4（g）＋2H2（g）＋Si（s）⇌ 4SiHCl3（g） ΔH2＜0
③2SiCl4（g）＋H2（g）＋Si（s）＋HCl（g）⇌3SiHCl3（g） ΔH3
（1）氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备，写出产生H2的电极名称： 阴极 （填“阳极”或“阴极”），该电极反应方程式为 2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ 。
（2）已知体系自由能变ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG＜0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示，可知：反应①能自发进行的最低温度是 1 000 ℃ ；相同温度下，反应②比反应①的ΔG小，主要原因是 ΔH2＜ΔH1，导致反应②的ΔG小 。
图1
（3）不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是 ac （填序号）。
图2
a.B点：v正＞v逆
b.v正：A点＞E点
c.反应适宜温度：480～520 ℃
（4）反应③的ΔH3＝ ΔH2－ΔH1 （用ΔH1、ΔH2表示）。温度升高，反应③的平衡常数K 减小 （填“增大”“减小”或“不变”）。
（5）由粗硅制备多晶硅的过程中循环使用的物质除SiCl4、 SiHCl3和Si外，还有 HCl、H2 （填分子式）。
解析 Ⅰ.该反应的热化学方程式为Si（s）＋3HCl（g）SiHCl3（g）＋H2（g） ΔH＝－225 kJ·ml－1。SiHCl3的结构式为，故电子式为。Ⅱ.（1）用惰性电极电解KOH溶液，实质为电解水，阴极上产生氢气，电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑。（2）ΔG＜0时，反应能自发进行，故反应①自发进行的最低温度为1 000 ℃。由于ΔG＝ΔH－TΔS，反应②的ΔH2＜0，而反应①的ΔH1＞0，ΔH2＜ΔH1，ΔS1＞ΔS2，因此相同温度下反应②比反应①的ΔG小的主要原因为ΔH2＜ΔH1。（3）a项，同一点比较正逆反应速率看反应进行方向，B点反应正向进行，所以v正＞v逆，正确；b项，不同点比较正逆反应速率看反应条件，A点温度低于E点温度，所以v正：A点＜E点，错误；c项，根据题图2知，温度在480～520 ℃时，SiCl4转化率较高，480～520 ℃为反应适宜温度，正确。（4）根据盖斯定律，由反应②－反应①，可得反应③，则ΔH3＝ΔH2－ΔH1。由ΔH2＜0，ΔH1＞0知ΔH3＜0，反应③为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。（5）根据由粗硅制备多晶硅的过程可知，循环使用的物质还有HCl和H2。