题目内容
【题目】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 |
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、HC1和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：____________________________________。
【答案】 3 ⅣA BCD +638.4kJ·mol-1 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”） 蒸馏（或分馏） a、c SiHCl3+3H2O===H2SiO3↓+H2↑+3HC1↑
【解析】（1）硅元素三个电子层，最外层4个电子，位于周期表的第三周期ⅣA族；
A、碳化硅属于原子晶体，化学性质稳定且熔点较高，但不可用于生产耐高温水泥，故A错误；B、氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料之一，氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承，故B正确；C、光导纤维是高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料，故C正确；D、普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，含有钠元素，在玻璃尖口点燃H2时出现黄色火焰，故D正确；E、盐酸不与硅反应，硅和氢氟酸反应，采用的是氢氟酸为抛光液抛光单晶硅，故E错误。
故答案为：3；ⅣA；BCD；
（2）根据两个反应过程能量变化图象可知：Si(s)+O2(s)=SiO2(s)△H=-859.4kJmol-1
2C(s)+O2(s)=2CO(g)△H=-221.0kJmol-1，用第二个方程式减去第一个方程式得出所需反应，SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)△H=+638.4 kJmol-1，得到△H=+638.4kJmol-1，
故答案为：+638.4 kJmol-1；
（3）硅烷的分解温度远低于甲烷，是因为C和Si为同主族元素，最外层电子数相同，C原子半径小于Si，Si元素的非金属性弱于C元素，所以硅烷的热稳定性弱于甲烷。
故答案为：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）①根据各物质沸点的不同分离提纯物质，可用蒸馏（或分馏）法；
故答案为：蒸馏（或分馏）；
②a、随着温度的升高，SiHCl3的转化率增大，平衡右移，则该反应的平衡常数随温度升高而增大，故a正确；b、增大一种反应物的浓度，能提高其它反应物的转化率，而本身的转化率反而降低，故横坐标表示的投料比应该是
，故b错误；c、随着温度的升高，SiHCl3的转化率增大，平衡右移，故实际生产中为提高SiHCl3的利用率，应适当升高温度，故c正确。故答案为：ac；
③SiHCl3和H2O剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，分析它们化合价的变化可知，SiHCl3→H2SiO3+HCl，其中Si元素化合价升高， Cl元素化合价不变。氧化还原反应，有化合价的升高，必有化合价的降低，则H元素的化合价必定降低，氧元素为-2价，不能降，所以另一种物质是H2。
故答案为：SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑。
