热门试卷

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一反应，生成SiO44一，然后SiO44一迅速水解生成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：

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。

“9·11”事件已过去多年，但其留给人们的伤害还存在。科学家曾警告说，随着美国世贸大厦的轰然倒下，原来在建筑大厦时用的大量石棉将释放出来污染环境（石棉有毒，能使人患肺癌）。石棉是一种具有压伸强度大、柔韧性强、耐热、耐火焰、耐酸碱腐蚀、价格低廉的硅酸盐。完成下列问题：

（1）有一种石棉叫矿青石棉，其分子式为Na2Fe5Si8O22(OH)2，其中铁的平均化合价为_______________，铁的氧化物的物质的量分数为____________（铁用氧化物的形式表示）。

（2）研究表明，在硅酸盐中，Al3+很容易取代Si4+，取代后不会引起原硅酸盐结构大的变化。从立体几何的知识看，Al3+与Si4+最直接的关系是__________________________________。

（12分）回收再利用锗产品加工废料，是生产GeO2的重要途径，其流程如下图。

（1）Ge2+与氧化剂H2O2反应生成Ge4+，写出该反应的离子方程式：                   

                       ▲              。

（2）蒸馏可获得沸点较低的GeCl4，在此过程中加入浓盐酸的原因是：                  

                      ▲              。

（3）GeCl4水解生成GeO2·nH2O，此过程用化学方程式可表示为：           ▲        。温度对GeCl4的水解率产生的影响如右图所示。为控制最佳的反应温度，实验时可采取的措施为    ▲    。（填字母）

A．用冰水混合物     B．49℃水浴          C．用冰盐水

（4）根据下表1 中不同pH下二氧化锗的溶解率，结合Ge在元素周期表中的位置及“对角线”法则，分析GeO2溶解率随pH 变化的原因          ▲          ，用离子方程式表示pH>8时GeO2溶解率增大可能发生的反应                ▲                  。

表1  不同pH下二氧化锗的溶解率

硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。回答下列问题：

（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号       ，该能层具有的原子轨道数为      、电子数为         。

（2）硅主要以硅酸盐、       等化合物的形式存在于地壳中。

（3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以        相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献       个原子。

（4）单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4CI在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为              。

（5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：

①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是                。

②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是                       。

（6）在硅酸盐中，SiO44－四面体（如下图a）通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图b为一种无限长单链结构的多硅酸根；其中Si原子的杂化形式为            。Si与O的原子数之比为       化学式为   。

硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。

（1）硅在元素周期表中的位置是_______。

（2）工业生产粗硅的反应有：SiO2+2CSi（粗）+2CO↑，SiO2+3CSiC+2CO↑。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1：1，则参加反应的C和SiO2的质量之比为          。

（3）工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：

①若反应I为  Si（粗）+3HClSiHCl3+H2，

则反应II的化学方程式为                                           。

②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，写出该反应的化学方程式：                                   。

③假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应I中HCl的利用率为90%，反应II中H2的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl 和H2的物质的量之比是           。

(共18分)  W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如下图所示。

已知W的一种核素的质量数为18，中子数为10；X和Ne原子的核外电子数相差1；Y的单质是一种常见的半导体材料；Z是是同周期中非金属性最强的元素。

（1）X位于元素周期表的位置          ，X与硫元素形成的化合物的电子式为                

（2） Z的气态氢化物和溴化氢相比，较稳定的是           （写化学式）。理由为     。

（3）Y与Z形成的化合物硬度小、熔点低、沸点低，其晶体中有存在的作用力有                 

其分子属于                    （填极性分子、非极性分子），它和足量水反应，有白色胶状沉淀产生，该反应的化学方程式是                                      。

（4）在25ºC、101 kPa下，已知Y的气态氢化物在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移1mol 电子放热190.0kJ，该反应的热化学方程是                             。