2025届高三化学二轮复习 专题突破训练 增强“民族自信”——“中国芯”与半导体材料

这是一份2025届高三化学二轮复习 专题突破训练 增强“民族自信”——“中国芯”与半导体材料，共9页。试卷主要包含了1NA，4 L，0 g镓含电子的数目为0等内容，欢迎下载使用。
选择题1~13题,每题3分,共39分
1.“中国芯”的主要原料是单晶硅,反应SiCl4+2H2Si+4HCl可用于纯硅的制备。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
常温下,pH=1的HCl溶液中含有的H+数目为0.1NA
标准状况下,1 ml SiCl4的体积为22.4 L
SiCl4的电子式为Cl︰Si‥Cl‥Cl︰Cl
28 g晶体硅中含有的共价键数目为2NA
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。砷化镓(GaAs)是半导体材料,气相生长法制备GaAs的原理如下,下列叙述正确的是( )
①2Ga(g)+2HCl(g)===2GaCl(g)+H2(g)
②4AsH3(g)===As4(g)+6H2(g)
③4GaCl(g)+As4(g)+2H2(g)===4GaAs(s)+4HCl(g)
7.0 g镓(31Ga)含电子的数目为0.3NA
0.1 ml As4含共价键数目为0.1NA
标准状况下,0.448 L 3375 AsH3(g)含中子的数目为0.9NA
反应③中每生成1 ml GaAs转移的电子数目为3NA
3.黑磷(结构如图所示)是一种由磷元素组成的、结构与石墨烯类似的新型二维半导体材料。下列说法正确的是( )
32P还原性比33P强
33P的中子数为15
黑磷中存在共价键
黑磷和白磷互为同位素
4.近年我国“中国芯”(主要成分为单质硅)自主研发再获突破。工业上通过反应①Si+3HClSiHCl3+H2和反应SiHCl3+H2Si+3HCl,由粗硅制得高纯硅。下列说法正确的是( )
反应①和反应②互为可逆反应
基态硅原子中有2个未成对电子
SiHCl3中各原子均达到8电子稳定结构
用原子轨道描述氢气分子中化学键的形成:
5.《流浪地球2》向观众展示了太空电梯、行星发动机、超级计算机550W等超前的科技幻想,探讨了数字生命、人工智能等科技伦理问题。它们与化学有着密切联系,下列说法不正确的是( )
我国“硅—石墨烯—锗高速晶体管”技术获重大突破,C、Si、Ge都是主族元素
我国提出网络强国战略,光纤线路总长超过三千万公里,光纤的主要成分是SiO2
新型陶瓷碳化硅(SiC)可作耐高温结构材料
富勒烯、石墨烯都是含碳化合物
6.“中国芯”的主要原料是单晶硅,“精炼硅”反应历程中的能量变化如下图所示。
下列有关描述正确的是( )
历程Ⅰ、Ⅲ是吸热反应
历程Ⅱ的热化学方程式是:SiHCl3(g)+H2(g)===SiHCl3(l)+H2(g) ΔH=+28 kJ·ml-1
历程Ⅲ的热化学方程式是:SiHCl3(l)+H2(g)===Si(s)+3HCl(g) ΔH=+238 kJ·ml-1
实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程中能量不损耗
7.2023年9月华为推出了举世瞩目的“中国芯”——麒麟芯。制备“中国芯”的主要原料是单晶硅,制取纯硅的过程如下图。下列说法正确的是( )
因为碳的非金属性比硅强所以步骤①中能发生SiO2+CSi+CO2↑
二氧化硅是酸性氧化物,能与水反应生成硅酸
SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6 ℃),通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3
14 g纯硅中含有的共价键数目为2NA
8.“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅,反应 SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关说法正确的是( )
Si原子的价层电子轨道排布式为
SiCl4为极性分子
1 ml 单晶硅中含有 4NA个Si—Si键
该反应中有极性键、非极性键的断裂,形成的只有极性键
9.“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅,可通过反应SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)制备高纯硅。下列有关说法正确的是( )
H2分子中含有非极性共价键
氯化氢的电子式:H+︰Cl‥‥︰-
单晶硅是传输信号所用光缆的主要成分
由图可知硅晶胞中硅原子的配位数为12
10.“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂(主要成分为 SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下:
下列说法正确的是( )
流程图中的X是CO2
流程中HCl和H2可以循环利用
步骤②③互为可逆反应
硅太阳能电池、光导纤维和计算机芯片所用的材料都是Si
11.中国芯片蚀刻技术国际领先。NF3进行硅芯片蚀刻时的产物均为气体,在蚀刻物表面不留任何残留物。该反应微观示意图如下,下列说法正确的是( )
上述四种物质均由分子构成
反应前后各元素的化合价均不变
空气中物质丁的质量分数为78%
反应生成的丙和丁微粒数之比为3∶2
12.β-Ga2O3晶体是一种超宽禁带半导体材料。工业制法:将GaCl3溶于热水中,加入碳酸氢钠的高浓度热溶液,煮沸至镓盐全部转变为Ga(OH)3沉淀,用热水洗涤,然后于600 ℃灼烧,得到β-Ga2O3。下列说法正确的是( )
生成Ga(OH)3沉淀的离子方程式为2Ga3++3CO32-+3H2O===2Ga(OH)3↓+3CO2↑
用热水洗涤的操作是:用玻璃棒引流,向漏斗中加入热水至刚好浸没沉淀,待热水自然流下,重复操作2~3次
检验镓盐是否沉淀完全的方法:取少量滤液,滴加稀硝酸酸化,再加硝酸银溶液
灼烧需要的玻璃仪器有玻璃棒、试管和酒精灯
13.g-C3N4是一种光催化半导体材料(其结构如图1所示)。光照时,光催化材料会产生电子(e-)和空穴(h+),能实现CO2和H2O的资源化转化(如图2所示)。下列说法错误的是( )
该光催化材料实现了太阳能→化学能
每消耗22 g CO2,能产生1 ml O2
H2O转化的反应为2H2O+4h+===O2↑+4H+
图1和图2物质中碳原子的杂化方式共有2种
增强“民族自信”——“中国芯”与半导体材料
1.D [pH=1只能求出氢离子的浓度,体积未知,所以无法求出数目,A错误;标准状况下,SiCl4为非气态,摩尔体积不是22.4 L·ml-1,所以无法计算1 ml SiCl4的体积,B错误;SiCl4所给的电子式为Cl︰Si‥Cl‥Cl︰Cl,Cl不满足8电子结构,C错误;1 ml Si单质含有2 ml Si—Si键,28 g Si的物质的量为1 ml,所以含有的共价键数目为2 NA,D项正确。]
2.D [7.0 g Ga的物质的量为7.0 g70 g·ml-1=0.1 ml,含电子数为3.1NA,A项错误;白磷分子是正四面体形结构,1个P4中含6个P—P σ键,As4结构与P4相似,故1个As4分子含6个σ键,0.1 ml As4中含σ键数目为0.6NA,B项错误;1个 3375AsH3中含42个中子,标准状况下0.448 L 3375AsH3(g)即0.02 ml 3375AsH3含0.84 ml中子,含中子数目为0.84NA,C项错误;反应③中H的化合价由0价升至+1价,Ga的化合价由+1价升至+3价,As的化合价由0价降至-3价,每生成4 ml GaAs转移12 ml电子,则每生成1 ml GaAs转移电子数为3NA,D项正确。]
3.C [A.32P和33P互为同位素,化学性质基本相同,选项A错误;B.33P的中子数为质量数-质子数=33-15=18,选项B错误;C.黑磷属于混合晶体,P原子之间的作用力为σ键,层与层之间存在着范德华力,选项C正确;D.白磷和黑磷是同种元素形成的不同单质,互为同素异形体,选项D错误。]
4.B [A.反应①和反应②的反应条件不同,不互为可逆反应,A错误;B.基态Si原子的价电子排布式为3s23p2,基态硅原子中有2个未成对电子,B正确;C.SiHCl3中氢原子没有达到8电子稳定结构,C错误;D.氢原子未成对电子为s轨道球形,2个氢原子的s轨道通过头碰头形成σ键结合成氢分子,图示为,D错误。]
5.D [A.C、Si、Ge都是主族元素,故A正确;B.光纤的主要成分是SiO2,故B正确;C.新型陶瓷碳化硅(SiC)可作耐高温结构材料,故C正确;D.富勒烯和石墨烯都是碳元素的单质,故D错误。]
6.C [A.从图中可知,历程Ⅰ反应物总能量高于生成物总能量,为放热反应,A错误;B.从图中可知,历程Ⅱ反应物总能量高于生成物总能量,为放热反应,ΔH=-28 kJ·ml-1,B错误;C.历程Ⅲ反应物总能量低于生成物总能量,为吸热反应,ΔH=+238 kJ·ml-1,热化学方程式正确,C正确;D.实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程中,伴随着能量的损耗,D错误。]
7.C [步骤①中反应产物应为CO,并且该反应中碳表现还原性,硅是还原产物,无法说明碳的非金属性比硅强,A错误;二氧化硅是酸性氧化物,但不溶于水,不能与水反应生成硅酸,B错误;SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6 ℃),互溶的液体且沸点有差距可以通过蒸馏(或分馏)分离,提纯SiHCl3,C正确;14 g纯硅中含有的共价键数目为 NA ,D错误。]
8.A [A.Si原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2,所以价层电子轨道排布式为:
,A正确;B.SiCl4同甲烷一样是正四面体构型,为非极性分子,B错误;C.单晶硅同金刚石一样为空间网状的立体构型,一个硅原子与其他四个硅原子共用四个共价键,根据均摊法可知1 ml 单晶硅中含有2NA个Si—Si键,C错误;D.该反应中断裂了Si-Cl极性键和H-H非极性键,形成了Si—Si非极性键和H-Cl极性键,D错误。]
9.A [A.氢气分子是含有非极性共价键的非金属单质,故A正确;B.氯化氢是共价化合物,电子式为H×·Cl‥‥︰,故B错误;C.二氧化硅是传输信号所用光缆的主要成分,故C错误;D.由晶胞结构可知,晶胞中每个硅原子周围有4个硅原子,则晶胞中硅原子的配位数为4,故D错误。]
10.B [A.反应①是SiO2+2CSi+2CO↑,所以X为CO,A项错误;B.反应②产生的H2可以用于反应③中,反应③产生的HCl可以用于反应②中,所以H2和HCl可以循环利用,B项正确;C.反应②和③的反应条件不同,不互为可逆反应,C项错误;D.硅太阳能电池和计算机芯片所用的材料都是Si,而光导纤维用的材料是SiO2,D项错误。]
11.D [A.由物质的构成可知,乙物质是由原子构成的,故A错误;B.该反应有单质参加反应,又有单质生成,反应前后一定有元素化合价的变化,故B错误;C.丁是氮气,空气中氮气的体积分数是78%,故C错误;D.由反应的微观示意图可知,该反应的方程式是:4NF3+3Si3SiF4+2N2,由方程式的意义可知,该反应生成的丙和丁微粒数之比为3∶2,故D正确。]
12.B [A.将GaCl3溶于热水中,加入碳酸氢钠的高浓度热溶液,煮沸至镓盐全部转变为Ga(OH)3沉淀,则生成Ga(OH)3沉淀的离子方程式为:Ga3++3HCO3-===Ga(OH)3↓+3CO2↑,A错误;B.用热水洗涤沉淀的操作是:用玻璃棒引流,向漏斗中加入热水至刚好浸没沉淀,待热水自然流下,重复操作2~3次,B正确;C.取少量滤液,滴加稀硝酸酸化,再加硝酸银溶液,是用来检验氯离子,滤液中含有大量的氯离子,因此不能用来检验镓盐是否沉淀完全,C错误;D.灼烧在坩埚中进行,不需要用到试管,D错误。]
13.D [A.光照时,光催化材料会产生电子(e-)和空穴(h+),能实现CO2和H2O的资源化转化,A正确;B.22 g二氧化碳得到22 g44 g·ml-1×8e-=4e-变成CH4,由得失电子守恒可知H2O中的-2价氧元素失去4 ml电子生成1 ml O2,B正确;C.空穴(h+)可得电子,可视为氧化剂,H2O转化的反应为2H2O+4h+===O2↑+4H+,C正确;D.图1和图2物质中碳原子的杂化方式共有3种,甲烷中的碳采用sp3杂化,二氧化碳中是sp杂化,g-C3N4中碳采用sp2杂化,D错误。]