热点关键词押题03 中国芯-硅（解析版）-【考前10天】2021年中考化学热点关键词押题

2021年中考化学考前10天-关键词押题三中国“芯”—硅1、关键词简介：芯片是电脑、智能家庭等的核心部件，芯片的主要成分是纯度极高的硅，其运算速率与硅的纯度有关。自2019年开始，华为已经遭遇美国的制裁封锁，被美国政府列入实体清单，遭受了一系列的“断供”，华为面临芯片断供危机，制造芯片的基材主要是高纯硅。2、考点相关：①硅的原子结构：硅原子位于元素周期表第IV主族，它的原子序数为Z=14，核外有14个电子。硅原子的核外电子第一层有2个电子，第二层有8个电子，第三层有4个电子。②硅的物理性质:晶体硅是灰黑色、有金属光泽的固体，熔点高(1410℃)、硬度大，有脆性，是良好的半导体材料。③硅的化学性质：常温下化学性质稳定④硅的工业流程题:一般步骤是，通常用原料石英砂（主要成分SiO2）经过与活泼金属或碳置换反应获得粗硅，再利用HCl与粗硅发生置换反应生成SiCl4，后续SiCl4和H2高温下再次发生置换反应得到高纯硅。1、芯片是电脑、智能家庭等的核心部件，芯片的主要成分是纯度极高的硅，其运算速率与硅的纯度有关。（1）硅与金刚石结构相似，则构成硅的粒子是（选填“分子”“原子”“离子”）。（2）硅原子结构示意图如图1所示，硅原子最外层电子数为。如图2是四种粒子的结构示意图，周期表中与硅处于同一族的是（填字母序号）。【答案】（1）原子；（2）4；B。【解答】解：（1）硅与金刚石结构相似，金刚石属于固态非金属单质，是由碳原子直接构成的，则构成硅的粒子是原子。（2）由硅原子的结构示意图，弧线表示电子层，弧线上的数字表示该层上的电子数，离圆圈最远的弧线表示最外层，则硅原子最外层电子数为4.同一族的元素的原子的最外层电子数相同，硅原子的最外层电子数为4，四种粒子中，在周期表中与硅处于同一族的是B。故答案为：（1）原子；（2）4；B。2、中国芯彰显中国“智”造，芯片的基材主要是高纯硅。如图是一种制备高纯硅的工艺流程图（已知常温下，氯化镁溶液呈中性）：（1）反应Ⅰ的化学方程式：2Mg+SiO2Si+2MgO，该反应属于（填基本反应类型）反应。反应Ⅱ要在无氧气环境中进行，原因是（答出一种即可）。（2）操作Ⅰ的名称是过滤，过滤时液面应（填“高于”或“低于”）滤纸边缘。所得粗硅应充分洗涤，以除去表面可能含有的盐酸、（填化学式）。（3）简要叙述检验盐酸已过量的方法：。（4）上述生产流程中，可以循环利用的物质是（填化学式）。（5）根据元素周期表可知，原子序数为6的碳原子和原子序数为14的硅原子最外层电子数均为4，则常温下硅的化学性质（填“活泼”或“不活泼”）。二氧化硅和二氧化碳一样，也能与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠（Na2SiO3）和水，请写出二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：，硅酸钠（Na2SiO3）中原子团的离子符号为。【答案】（1）置换；防止氢气与氧气混合加热而发生爆炸（或防止生成的Si又被氧化）；（2）低于；MgCl2；（3）向滤液中加入金属镁，有气泡产生；（4）HCl；（5）不活泼；SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O；SiO32﹣。【解答】解：（1）反应I的化学方程式：2Mg+SiO2Si+2MgO，该反应是一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物，属于置换反应。反应Ⅱ要在无氧气环境中进行，是因为使用的氢气具有可燃性，不纯时加热可能产生爆炸，故填：置换；防止氢气与氧气混合加热而发生爆炸（或防止生成的Si又被氧化）；（2）操作I的名称是过滤，过滤时液面应低于滤纸边缘，所得粗硅应充分洗涤，以除去表面可能含有的盐酸以及反应生成的氯化镁，故填：低于；MgCl2；（3）检验盐酸已过量，可以向滤液中加入金属镁，有气泡产生，故填：向滤液中加入金属镁，有气泡产生；（4）根据上述生产流程可以看出，能循环利用的物质是HCl，故填：HCl；（5）由于碳元素的化学性质不活泼，而硅元素的最外层电子数与碳相同，则其化学性质也应较稳定，故常温下硅的化学性质不活泼；二氧化硅和二氧化碳一样，也能与氢氧化钠溶液生成硅酸钠（其水溶液称水玻璃）和水。也就是说二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，对应的化学方程式为SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O；硅酸钠（Na2SiO3）中原子团的离子符号为SiO32﹣；故填：不活泼；SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O；SiO32﹣。3、晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si+3HClSiHCl3+H2；③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃．请回答下列问题：（1）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点﹣84.7℃），提纯SiHCl3采用的方法为．（2）用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略去）：①装置B中的试剂是．装置C中的烧瓶需要加热，其目的是．②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是，装置D不能采用普通玻璃管的原因是，装置D中发生反应的化学方程式为．③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及．【答案】（1）分馏；（2）①：浓硫酸；使滴入烧瓶中的SiHCl3，气化②：有固体物质生成；在反应温度下，普通玻璃会软化；SiHCl3+H2Si+3HCl．③排尽装置中的空气．【解答】解：①利用沸点的不同提纯SiHCl3，操作为分馏；②浓硫酸是常用的干燥剂，装置B中的试剂是浓硫酸，装置C需水浴加热，目的是使SiHCl3汽化；SiHCl3与过量的H2在1000℃～1100℃反应制得纯硅，温度太高，普通玻璃管易熔化，装置D中发生反应的化学方程式为：SiHCl3+H2Si+3HCl．③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及排尽装置中的空气．故答为：（1）分馏；（2）①：浓硫酸；使滴入烧瓶中的SiHCl3，气化②：有固体物质生成；在反应温度下，普通玻璃会软化；SiHCl3+H2Si+3HCl．③排尽装置中的空气．4、芯片的制造代表一个国家的科技水平，我国华为公司在5G及芯片的开发上正在努力开拓，其中5G技术领先全球2﹣3年。芯片的主要成分是高纯硅。如图是工业上以某种石英砂（主要成分：SiO2、Li2O、Fe2O3、Al2O3，其中SiO2质量分数为75%）为主要原料制取纯硅和金属锂的一种方法。请回答以下问题。查阅资料知：Ⅰ.LiCl的熔点是605℃、沸点是1350℃；Ⅱ.NH4Cl在100℃开始分解，337.8℃分解完全，NH3和HCl在常温下又能反应生成NH4Cl固体；Ⅲ.当溶液pH＝5时，Fe3+和Al3+已沉淀完全。（1）“酸浸”的稀盐酸要过量，其目的是。（2）操作a的名称是，反应①属于（填基本反应类型）反应。（3）反应②除了生成Si外，还生成一种常见的化合物，该物质溶于水呈酸性，请写出反应②的化学方程式，该反应需要在无氧气环境中进行，原因是（答出一种即可）。（4）要得到较纯净的LiCl和NH4Cl固体，应加入试剂X调节溶液pH＝5，使Fe3+和Al3+沉淀完全，则试剂X可以选择下面的（填字母）。A.NaOHB.（NH4）2SO4C.NH3•H2OD.K2CO3（5）已知石英砂的质量为M，理论上可生成纯Si的质量为。【答案】（1）使Li2O、Fe2O3、Al2O3全部溶解于盐酸中；（2）过滤；置换；（3）SiCl4+2H2Si+4HCl；防止氢气与氧气混合加热而发生爆炸（或防止生成的Si又被氧化）；（4）C；（5）0.35M。【解答】解：（1）金属氧化物会与酸反应生成盐和水，二氧化硅不会与盐酸发生反应，所以“酸浸”的稀盐酸要过量，目的是：使Li2O、Fe2O3、Al2O3全部溶解于盐酸中；（2）过滤可以将不溶性固体从溶液中分离出来，所以操作a的名称是过滤；反应①是二氧化硅和碳在高温的条件下生成硅和一氧化碳，属于置换反应；（3）反应②是四氯化硅和氢气在高温的条件下生成硅和氯化氢，化学方程式为：SiCl4+2H2Si+4HCl；可燃性气体和助燃性气体在混合时，点燃可能发生爆炸，该反应需要在无氧气环境中进行，原因是：防止氢气与氧气混合加热而发生爆炸；（4）要得到较纯净的LiCl和NH4Cl固体，应加入试剂X调节溶液pH＝5，使Fe3+和Al3+沉淀完全，A、NaOH，会引入新的杂质氯化钠，故A错误；B、（NH4）2SO4不会与铁离子、铜离子反应，故B错误；C、NH3•H2O