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高中化学必备知识点《碳族元素》试题预测（2017年最新版）(六)
2017-07-10 18:55:48
来源:91考试网
作者:www.91exam.org 【 大 中 小】
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1、填空题 (15分)高纯晶体硅是信息技术的关键材料。
（1）硅元素位于周期表的______周期______族。下面有关硅材料的说法中正确的是__________(填字母)。
A．碳化硅化学性质稳定,可用于生产耐高温水泥
B．氮化硅硬度大、熔点高,可用于制作高温陶瓷和轴承
C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料———光导纤维
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，故在玻璃尖口点燃H2时出现黄色火焰
| E．盐酸可以与硅反应,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
（2）工业上用石英砂和焦炭可制得粗硅。
已知：
请将以下反应的热化学方程式补充完整：
SiO2(s) + 2C(s) ="==" Si(s) + 2CO(g)?△H = ________
（3）粗硅经系列反应可生成硅烷(SiH4)，硅烷分解生成高纯硅。已知硅烷的分解温度远低于甲烷，用原子结构解释其原因：_________，Si元素的非金属性弱于C元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷。
（4）将粗硅转化成三氯氢硅(SiHCl3)，进一步反应也可制得高纯硅。
①SiHCl3中含有的SiCl4、AsCl3等杂质对晶体硅的质量有影响。根据下表数据，可用________ 方法提纯SiHCl3。
物质
| SiHCl3
| SiCl4
| AsCl3
| 沸点/℃
| 32.0
| 57.5
| 131.6
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②用SiHCl3制备高纯硅的反应为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)的变化关系如右图所示。下列说法正确的是________(填字母序号)。
a．该反应的平衡常数随温度升高而增大
b．横坐标表示的投料比应该是
c．实际生产中为提高SiHCl3的利用率，应适当升高温度
③整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：____________________。
参考答案：（1）3(1分)?ⅣA (1分)? BCD(2分)
（2）+638.4 kJ·mol－1(2分) (单位写错扣1分)
（3）C和Si最外层电子数相同(或“是同主族元素”) (2分)，C原子半径小于Si(或“C原子电子层数少于Si”) (2分)
（4）①蒸馏(或分馏) (1分)?②a、c(2分)
③SiHCl3+3H2O===H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑(2分)
本题解析：（1） 硅元素位于周期表的3周期ⅣA族。碳化硅化学性质稳定，可耐高温，但不可能做水泥，A错；盐酸不能与硅反应，应采用氢氟酸为抛光液抛光单晶硅，E错。
（2）根据两个反应过程能量变化图像可知：Si(s) + O2(s) ="==" SiO2(s)?△H=-859.4kJ·mol－1
2C(s) + O2(s)===2CO(g)?△H =-221.0kJ·mol－1
用第二个方程式减去第一个方程式得出所需反应，可以计算出△H =+638.4 kJ·mol－1。
（3） 硅烷的分解温度远低于甲烷，是因为C和Si最外层电子数相同(或“是同主族元素”)，C原子半径小于Si(或“C原子电子层数少于Si”)
（4）①SiHCl3中含有的SiCl4、AsCl3等杂质，而SiHCl3沸点最低，可采用蒸馏(或分馏)提纯；②a项中，因为反应投料比相同时，温度越高，SiHCl3的转化率越大，说明正反应是吸热反应，故该反应的平衡常数随温度升高而增大；b项中，反应投料比最大，同一温度曲线，SiHCl3的转化率越大，只有加入H2的量才能实现，说明横坐标表示的投料比应该是；c项中，SiHCl3沸点低，实际生产中为提高SiHCl3的利用率，应适当升高温度。
③根据质量守恒定律，可确定产物中H元素不守恒，即添加H2，有SiHCl3+3H2O="==" H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑
本题难度：困难
2、填空题 硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：
（1）陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料，其中生产普通玻璃的主要原料有?。
（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：
①工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃-1800℃除生成粗硅外，也可以生产碳化硅，则在电弧炉内可能发生的反应的化学方程式为?。
②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式?。
（3）有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和?；SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为?。
物质
| Si
| SiCl4
| SiHCl3
| SiH2Cl2
| SiH3Cl
| HCl
| SiH4
| 沸点/℃
| 2355
| 57.6
| 31.8
| 8.2
| -30.4
| -84.9
| -111.9
|
?
（4）还原炉中发生的化学反应为：?。
（5）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是?。
参考答案：（1）石英砂、纯碱和石灰石（2分）
（2）①SiO2 + 2C Si + 2CO↑（2分）、SiO2 + 3CSiC + 2CO↑（2分）
②Si + 3HCl SiHCl3 + H2（2分）
（3）蒸馏（1分）? H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl（2分，答不全，少一种扣一分，但有错不给分）
（4）SiHCl3 + H2 ?Si + 3HCl （2分）
（5）H2、HCl（2分）
本题解析：（1）生产普通玻璃的主要原料有石英砂、纯碱和石灰石
（2）①石英砂的主要成分是SiO2，与C可能的反应有：SiO2 + 2C Si + 2CO↑、SiO2 + 3CSiC + 2CO↑
②粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式为Si + 3HClSiHCl3 + H2
（3）硅的氯化物的熔点相差较大且互溶，所以采用蒸馏的方法可提纯SiHCl3，从元素的种类上分析SiHCl3完全水解的产物有H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl
（4）还原炉中发生的反应是氢气还原SiHCl3，化学方程式为SiHCl3 + H2 ?Si + 3HCl
（5）氯碱工业的产品有H2、Cl2、NaOH，所以为上述工艺生产提供部分原料是H2、HCl
本题难度：困难
3、填空题 （6分）用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：
（1）计算机芯片的主要成分是（填化学式，以下同）?；?
（2）光导纤维的主要成分是?：
（3）目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是?；
参考答案：(1)． Si? (2)． SiO2? (3)． Si
本题解析：略
本题难度：简单
4、计算题 将一含SiO2杂质的石灰石样品100g加强热反应后，质量变为60.4 g。试计算：
（1）生成是气体在标准状况下的体积。
（2）该石灰石的纯度（碳酸钙的质量分数）。
参考答案：（1）20.16L。（2）90%
本题解析：（1）根据质量守恒定律，m(CO2)＝100g－60.4 g＝39.6 g，n(CO2)＝39.6 g÷44g/mol＝0.9mol，v(CO2)＝0.9mol×22.4L/mol＝20.16L。
（2）n(CaCO3)＝n(CO2)＝0.9mol，m(CaCO3)＝0.9mol×100g/mol＝90g，其质量分数为90%。
本题难度：简单
5、选择题 将下列反应所产生的气体，通入硅酸钠溶液中后不发生反应的是（?）
A．CO2与Na2O2
B．Cu与浓H2SO4共热
C．Cu与浓硝酸共热
D．食盐与浓H2SO4共热
参考答案：A
本题解析：A项中气体为O2，不反应，而B项中SO2、C项中NO2、D项中HCl均与Na2SiO3反应产生H2SiO3沉淀。
本题难度：简单
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