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清洗和制绒是硅晶片制作的重要步骤之一,硅片化学清洗的主要目的是除去硅片表面杂质(...

清洗和制绒是硅晶片制作的重要步骤之一,硅片化学清洗的主要目的是除去硅片表面杂质(如某些有机物,无机盐,金属、Si、SiO2粉尘等)。常用的化学清洗剂有高纯水、有机溶剂、双氧水、浓酸、强碱等。其中去除硅的氧化物,通常用一定浓度的HF溶液,室温条件下将硅片浸泡1至数分钟。制绒是在硅片表面形成金字塔形的绒面,增加硅对太阳光的吸收。单晶制绒通常用NaOH,Na2SiO3等混合溶液在75~90℃反应25~35 min,效果良好。

回答下列问题

(1)能否用玻璃试剂瓶来盛HF溶液,为什么?用化学方程式加以解释                           

(2)写出晶片制绒反应的离子方程式                                    ,对单晶制绒1990年化学家Seidel提出了一种的电化学模型,他指出Si与NaOH溶液的反应,首先是Si与OH反应,生成SiO44,然后SiO44迅速水解生成H4SiO4。基于此原理分析反应中氧化剂为                     

(3)本校化学兴趣小组同学,为验证Seidel的理论是否正确,完成以下实验:

 

实验事实

事实一

水蒸汽在600℃时可使粉末状硅缓慢氧化并放出氢气。

事实二

盛放于铂或石英器皿中的纯水长时间对粉末状还原硅无腐蚀作用。

事实三

普通玻璃器皿中的水仅因含有从玻璃中溶出的微量的碱便可使粉末状硅在其中缓慢溶解。

事实四

在野外环境里,用较高百分比的硅铁粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH,点着后焖烧,可剧烈放出H2

事实五

1g(0.036mo1)Si和20mL含有lgNaOH(0.025mol)的溶液,小心加热(稍微预热),收集到约1700mL H2,很接近理论值(1600mL)。

 

结论:从实验上说明碱性水溶液条件下,H2O可作                 剂;NaOH作               剂,降低反应             。高温无水环境下,NaOH作               剂。

(4)在太阳能电池表面沉积深蓝色减反膜——氮化硅晶膜。常用硅烷(SiH4)与氨气(NH3)在等离子体中反应。硅烷是一种无色、有毒气体,常温下与空气和水剧烈反应。下列关于硅烷、氮化硅的叙述不正确的是                

A.在使用硅烷时要注意隔离空气和水,SiH4能与水发生氧化还原反应生成H2

B.硅烷与氨气反应的化学方程式为:3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2↑,反应中NH3作氧化剂;

C.它们具有卓越的抗氧化、绝缘性能和隔绝性能,化学稳定性很好,不与任何酸、碱反应;

D.氮化硅晶体中只存在共价键,Si3N4是优良的新型无机非金属材料。

 

(10分,除标记外,其余每空2分)(1)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (2)Si+2OH一+H2O=SiO32-+2H2↑;NaOH; (3)氧化   催化   活化能    氧化(每空各1分)     (4)C 【解析】 试题分析:(1)因为氢氟酸能和二氧化硅反应,从而腐蚀玻璃,反应的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,因此不能用玻璃试剂瓶来盛HF溶液。 (2)硅单质能和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气,所以晶片制绒反应的离子方程式为Si+2OH一+H2O=SiO32-+2H2↑;Si与OH一反应,生成SiO44一,这说明在反应中氧化剂应该是氢氧化钠。 (3)水蒸汽在600℃时可使粉末状硅缓慢氧化并放出氢气,而普通玻璃器皿中的水仅因含有从玻璃中溶出的微量的碱便可使粉末状硅在其中,这说明在碱性水溶液条件下,H2O可作氧化剂。少量的氢氧化钠可以加快反应速率,这说明氢氧化钠通过降低反应的活化能,起催化剂的作用。在野外环境里,用较高百分比的硅铁粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH,点着后焖烧,可剧烈放出H2,这说明在高温无水环境下,NaOH起氧化剂的作用,与硅反应放出氢气。 (4)A、硅烷在常温下与空气和水剧烈反应,因此在使用硅烷时要注意隔离空气和水,这是由于SiH4能与水发生氧化还原反应生成H2,A正确;B、在反应3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2↑中,氨气中氢元素的化合价从+1价降低到0价得到电子,所以反应中NH3作氧化剂,硅烷是还原剂,B正确;C、氮化硅的性质稳定,但硅烷的性质很活泼,常温下与空气和水剧烈反应,因此选项C不正确;D、氮和硅都是非金属,因此氮化硅晶体中只存在共价键,Si3N4是优良的新型无机非金属材料,D正确,答案选C。 考点:考查硅及其化合物的结构、性质、用途以及实验方案设计与评价等
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考点分析:
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铝元素在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3、FeO、SiO2)中。工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。

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(1)在滤液A中加入漂白液,目的是氧化除铁,所得滤液B显酸性。

①检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为:                          (注明试剂、现象)。

②将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出,可选用的最好试剂为                    (填代号)。

a.氢氧化钠溶液          b.硫酸溶液         c.氨水          d.二氧化碳

③由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为:边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、冷却结晶、           (填操作名称)、洗涤。

④该过程中涉及某氧化还原反应如下,请完成:

□Fe2++ □ClO+ □              = □Fe(OH)3↓+ □C1+ □                

(2)SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠,可采用的装置为                        (填代号)。

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研究性学习小组对某硫酸亚铁晶体(FeSO4•xH2O)热分解研究,该小组同学称取ag硫酸亚铁晶体样品按图1高温加热,使其完全分解,对所得产物进行探究,并通过称量装置B质量测出x的值。

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(1)装置B中硫酸铜粉末变蓝,质量增加12.6g,说明产物中有水,装置C中高锰酸钾溶液褪色,说明产物中还有                               

(2)实验中要持续通入氮气,否则测出的x会                 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

(3)硫酸亚铁晶体完全分解后装置A中还残留红棕色固体Fe2O3

(4)从理论上分析得出硫酸亚铁分解还生成另一物质SO3,写出FeSO4分解的化学方程式           

(5)装置D球形干燥管的作用                        

(6)某研究所利用SDTQ600热分析仪对硫酸亚铁晶体(FeSO4•xH2O)进行热分解,获得相关数据,绘制成固体质量——分解温度的关系图如图2,根据图2中有关数据,可计算出FeSO4•xH2O中的x

=_________________________。

 

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(1)已知:2NO2(g)满分5 manfen5.comN2O4(g);△H<0。在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2L的密闭容器中,反应过程中各物质的物质的量浓度c随时间t的变化关系如下图所示。

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①a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是                 

②前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)=              mol·L-1·min-1。反应在第一个平衡点的平衡常数K(1)=                 (可用分数表示)。反应在第二个平衡点的平衡常数K(2)与第一个平衡点的平衡常数K(1)的关系:K(2)              K(1)(填“>”、“=”或“<”)。

③请在右图坐标中画出1 mol N2O通入2L的密闭容器中反应发生过程中的能量变化示意图,并在虚线上分别标出反应物和生成物的化学式。

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(2)右图中a、b、c、d分别代表氧族元素(ⅥA族):Te(碲)、Se(硒)、S、O氢化物的反应热的数据示意图。试回答下列问题:

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①请你归纳:非金属元素氢化物的稳定性与形成氢化物的反应热△H的关系                     

②写出硒化氢发生分解反应的热化学反应方程式:                                            

 

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有关短周期元素A、B、C、D、E、F的信息如下:

元素        有关信息

A              最高价氧化物对应的水化物(甲)能与其气态氢化物(乙)反应生成盐

B               最外层电子数是次外层电子数的2倍

C               M层上有3个电子

D              短周期原子半径最大的主族元素

E               其单质是淡黄色固体

F               最高正价与最低负价代数和为6

 

请回答下列问题:

(1)写出实验室制取乙的化学方程式                                                    

(2)下列说法正确的是                 (填序号)。

① 实验室可用如图所示装置制取B的最高价氧化物

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② 用C单质做成的槽车,都可用来运输甲的浓溶液

③ C和铜与稀硫酸组成的原电池,C电极被还原

④ D单质在氧气中燃烧后的产物可用在防毒面具中作供氧剂

⑤ 鼓励乘坐公交车出行,倡导低碳生活,是控制和治理BO2解决“温室效应”的有效途径之一

⑥ DF的电子式为H∶Cl∶

(3)将E的常见氧化物(该氧化物能使品红溶液褪色)通入由CuSO4和NaCl混合的浓溶液中,溶液颜色变浅,析出白色沉淀,取该沉淀进行元素质量分数分析,可知其中含Cl:35.7%,Cu:64.3%,则该氧化物在上述反应中的作用是              

A.漂白剂                  B.氧化剂              C.还原剂

(4)请用化学方法加以验证(3)中的氧化物,简要写出实验方法、试剂及预期可观察到的现象     

 

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某溶液,只可能含有以下离子中的若干种:H+、NH4+、K+、Mg2+、NO2-、CO32-、NO3-,现取两份100mL溶液进行如下实验:

①第一份加足量AgNO3溶液后,有5.84g白色沉淀产生,沉淀中加入足量稀盐酸充分反应,有棕色气体产生,沉淀颜色不变,但是质量减少0.1g;

②将产生的气体全部通入过量的澄清石灰水,又得到白色沉淀1.0g,该沉淀能溶于稀盐酸产生无色气体;

③第二份加入过量浓NaOH溶液,加热使产生的气体全部放出,用50mL0.5mol·L-1的硫酸溶液恰好完全吸收,酸也不剩余。

根据上述实验,以下推测不正确的是

A.原溶液一定不存在较大浓度的H+、Mg2+

B.原溶液确定含NH4+、NO2-、CO32-,且物质的量之比为5︰2︰1

C.不能确定原溶液是否含有K+、NO3-

D.实验中产生的棕色气体遇空气颜色会加深

 

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