获取知识和信息是现代人不可缺少的素质,信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。信息产业的核心材料是高纯度的硅,单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等,硅纯度越
题型:不详难度:来源:
获取知识和信息是现代人不可缺少的素质,信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。信息产业的核心材料是高纯度的硅,单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等,硅纯度越高,大规模集成电路的性能就越好。高纯度的单晶硅生产方法有: 方法一:三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意图如下:
方法二:用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷,再热分解硅烷可得高纯硅。 根据上述信息回答以下问题: (1)从方法一生产单晶硅的过程看,由焦炭还原得到的硅为何还要进一步处理?_________________________________________________________。 (2)写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式: ①____________________________________________________________; ②__________________________________________________________。 (3)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式:____________________________________。 (4)在方法一中,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:________________;H2还原SiHCl3过程中若混入O2,可能引起的后果是_____________________________________________________。 (5)比较方法一和方法二,分析一下各自的优缺点____________________________________。 |
答案
(1)由C还原SiO2得到的单质硅中,杂质含量过高,将它用HCl、Cl2处理得到低沸点SiHCl3,便于蒸发提纯,然后再还原得高纯硅 (2)①Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑ ②SiH4Si+2H2 (3)SiHCl3+H2Si+3HCl (4)SiHCl3+3H2O=H2SiO3+3HCl+H2↑ Si被氧化成SiO2而得不到Si单质, H2和O2混合发生爆炸 (5)方法一的优点是原料来源丰富,但与方法二相比,步骤较复杂,方法二的优点是流程简单,缺点是原料需要制备 |
解析
(1)C还原SiO2得到的单质硅是粗硅,杂质的含量高,需要进一步的提纯处理;(2)Mg2Si与盐酸作用生成硅烷,同时生成MgCl2;(3)注意副产物为HCl;(4)SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出配平的化学方程式:SiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2↑+3HCl;H2还原SiHCl3过程中若混入O2,可能引起的后果是:高温下,H2遇O2发生爆炸。 |
举一反三
科学家提出硅是“21世纪的能源”,这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中正确的是 ( )A.自然界硅的贮量丰富 | B.自然界中存在大量单质硅 | C.二氧化硅被用于制作计算机芯片 | D.光导纤维的主要成分是Si |
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往下列溶液中,通入足量CO2气体,最终能析出固体的是A.澄清石灰水 | B.饱和Na2CO3溶液 | C.CaCl2溶液 | D.盐酸 |
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硅及其化合物对人类现代文明的发展具有特殊贡献。请回答下列有关问题: (1)硅原子的结构示意图:________。 (2)下列物品或设备所用的材料属于硅酸盐的是________。 ①长江三峡水泥大坝 ②石英光导纤维 ③陶瓷坩埚 ④普通玻璃 ⑤硅太阳能电池(3)常温下,SiCl4为液态,沸点为57.6 ℃,在空气中冒白雾。制备高纯度硅的中间产物SiCl4中溶有液态杂质,若要得到高纯度SiCl4,应采用的方法是________;用化学方程式及必要文字解释SiCl4在空气中冒白雾的原因:________________________________ |
下列表述正确的是( ) ①人造刚玉的熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅 ②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐 ③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料 ④夏天到了,游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛 ⑤太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保、节能 |
据报道,科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解,从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料,将少量这种材料掺入混凝土中,即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法中,正确的是( )A.二氧化硅溶于水显酸性,所以二氧化硅属于酸性氧化物 | B.将二氧化碳通入硅酸钠溶液可以得到硅酸 | C.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强 | D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸 |
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