Question

（14分）高纯硅晶体是信息技术的重要材料。

（1）在周期表的以下区域中可以找到类似硅的半导体材料的是______（填字母）。

A．过渡元素区域           B．金属和非金属元素的分界线附近

（2）工业上用石英和焦炭可以制得粗硅。已知：

写出用石英和焦炭制取粗硅的热化学方程式               ______。

（3）某同学设计下列流程制备高纯硅：

①Ｙ的化学式为______。

②写出反应Ⅰ的离子方程式               。

③写出反应Ⅳ的化学方程式               。

④步骤Ⅵ中硅烷(SiH₄)分解生成高纯硅，已知甲烷分解的温度远远高于硅烷，用原子结构解释其原因是               。

（4）将粗硅转化成三氯硅烷(SiHCl₃)，进一步反应也可以制得粗硅。其反应：

SiHCl₃ (g) + H₂(g) Si(s) + 3HCl(g)，不同温度下，SiHCl₃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)。

A．该反应是放热反应

B．横坐标表示的投料比应该是

C．该反应的平衡常数随温度升高而增大

D．实际生产中为提高SiHCl₃的利用率，可以适当增大压强

Answer

（14分）

（1）B（2分）

（2）SiO2(s)＋2C(s) =Si(s)＋2CO(g) ΔH＝+638.4 kJ/mol（2分）

（3）①H2SiO3或H4SiO4（2分）

②SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O（2分）

③SiO2+ 4MgMg2Si+2MgO（2分）

④周期表中，硅和碳属于同主族，原子半径Si大于C，硅元素的非金属性弱于碳元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷（2分）

（4）BC（2分）

【解析】

试题分析：（1）在周期表的金属与非金属的分界处可找到半导体材料，所以答案选B；

（2）根据图像可知Si与氧气反应生成二氧化硅的热化学方程式及C与氧气反应生成CO气体的热化学方程式，根据盖斯定律，后者减去前者，则可得到C还原二氧化硅的热化学方程式是SiO2(s)＋2C(s) =Si(s)＋2CO(g) ΔH＝+638.4 kJ/mol；

（3）①砂粒中的二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，所以X是硅酸钠，硅酸钠与硫酸反应生成硅酸沉淀，则Y的化学式是H2SiO3或H4SiO4；

②反应Ⅰ的离子方程式为SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O；

③反应Ⅳ为二氧化硅与Mg反应生成Mg2Si，根据元素守恒，则产物中有MgO生成，化学方程式为SiO2+ 4Mg Mg2Si+2MgO；

④甲烷中C原子的半径比Si原子半径小，所以C-H键键长比Si-H键键长短，则键能大于Si-H键，所以甲烷的分解温度高于SiH4；

（4）A、根据图像当投料比一定时，增大温度，SiHCl3的平衡转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动，则正向为吸热反应，错误；B、投料比增大，SiHCl3的平衡转化率增大，只有增大氢气的物质的量时，SiHCl3的平衡转化率才会增大，所以横坐标表示的投料比应该是氢气与SiHCl3的浓度之比，正确；C、因为该反应是吸热反应，所以平衡常数随温度升高而增大，正确；D、若增大压强，则平衡逆向移动，SiHCl3的转化率降低，错误，答案选BC。

考点：考查化学反应与能量的关系，化学平衡移动的判断与应用