清洗和制絨是硅晶片制作的重要步驟之一,硅片化學(xué)清洗的主要目的是除去硅片表面雜質(zhì)(如某些有機(jī)物,無機(jī)鹽,金屬、Si、SiO2粉塵等)。常用的化學(xué)清洗劑有高純水、有機(jī)溶劑、雙氧水、濃酸、強(qiáng)堿等。其中去除硅的氧化物,通常用一定濃度的HF溶液,室溫條件下將硅片浸泡1至數(shù)分鐘。制絨是在硅片表面形成金字塔形的絨面,增加硅對(duì)太陽光的吸收。單晶制絨通常用NaOH,Na2SiO3等混合溶液在75~90℃反應(yīng)25~35 min,效果良好。
回答下列問題
(1)能否用玻璃試劑瓶來盛HF溶液,為什么?用化學(xué)方程式加以解釋                          
(2)寫出晶片制絨反應(yīng)的離子方程式                                   ,對(duì)單晶制絨1990年化學(xué)家Seidel提出了一種的電化學(xué)模型,他指出Si與NaOH溶液的反應(yīng),首先是Si與OH反應(yīng),生成SiO44,然后SiO44迅速水解生成H4SiO4。基于此原理分析反應(yīng)中氧化劑為                    。
(3)本校化學(xué)興趣小組同學(xué),為驗(yàn)證Seidel的理論是否正確,完成以下實(shí)驗(yàn):

 
實(shí)驗(yàn)事實(shí)
事實(shí)一
水蒸汽在600℃時(shí)可使粉末狀硅緩慢氧化并放出氫氣。
事實(shí)二
盛放于鉑或石英器皿中的純水長時(shí)間對(duì)粉末狀還原硅無腐蝕作用。
事實(shí)三
普通玻璃器皿中的水僅因含有從玻璃中溶出的微量的堿便可使粉末狀硅在其中緩慢溶解。
事實(shí)四
在野外環(huán)境里,用較高百分比的硅鐵粉與干燥的Ca(OH)2和NaOH,點(diǎn)著后燜燒,可劇烈放出H2。
事實(shí)五
1g(0.036mo1)Si和20mL含有l(wèi)gNaOH(0.025mol)的溶液,小心加熱(稍微預(yù)熱),收集到約1700mL H2,很接近理論值(1600mL)。
 
結(jié)論:從實(shí)驗(yàn)上說明堿性水溶液條件下,H2O可作                劑;NaOH作              劑,降低反應(yīng)            。高溫?zé)o水環(huán)境下,NaOH作              劑。
(4)在太陽能電池表面沉積深藍(lán)色減反膜——氮化硅晶膜。常用硅烷(SiH4)與氨氣(NH3)在等離子體中反應(yīng)。硅烷是一種無色、有毒氣體,常溫下與空氣和水劇烈反應(yīng)。下列關(guān)于硅烷、氮化硅的敘述不正確的是               
A.在使用硅烷時(shí)要注意隔離空氣和水,SiH4能與水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2;
B.硅烷與氨氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為:3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2↑,反應(yīng)中NH3作氧化劑;
C.它們具有卓越的抗氧化、絕緣性能和隔絕性能,化學(xué)穩(wěn)定性很好,不與任何酸、堿反應(yīng);
D.氮化硅晶體中只存在共價(jià)鍵,Si3N4是優(yōu)良的新型無機(jī)非金屬材料。

(10分,除標(biāo)記外,其余每空2分)(1)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
(2)Si+2OH+H2O=SiO32-+2H2↑;NaOH;
(3)氧化  催化  活化能   氧化(每空各1分)    (4)C

解析試題分析:(1)因?yàn)闅浞崮芎投趸璺磻?yīng),從而腐蝕玻璃,反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,因此不能用玻璃試劑瓶來盛HF溶液。
(2)硅單質(zhì)能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣,所以晶片制絨反應(yīng)的離子方程式為Si+2OH+H2O=SiO32-+2H2↑;Si與OH反應(yīng),生成SiO44,這說明在反應(yīng)中氧化劑應(yīng)該是氫氧化鈉。
(3)水蒸汽在600℃時(shí)可使粉末狀硅緩慢氧化并放出氫氣,而普通玻璃器皿中的水僅因含有從玻璃中溶出的微量的堿便可使粉末狀硅在其中,這說明在堿性水溶液條件下,H2O可作氧化劑。少量的氫氧化鈉可以加快反應(yīng)速率,這說明氫氧化鈉通過降低反應(yīng)的活化能,起催化劑的作用。在野外環(huán)境里,用較高百分比的硅鐵粉與干燥的Ca(OH)2和NaOH,點(diǎn)著后燜燒,可劇烈放出H2,這說明在高溫?zé)o水環(huán)境下,NaOH起氧化劑的作用,與硅反應(yīng)放出氫氣。
(4)A、硅烷在常溫下與空氣和水劇烈反應(yīng),因此在使用硅烷時(shí)要注意隔離空氣和水,這是由于SiH4能與水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2,A正確;B、在反應(yīng)3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2↑中,氨氣中氫元素的化合價(jià)從+1價(jià)降低到0價(jià)得到電子,所以反應(yīng)中NH3作氧化劑,硅烷是還原劑,B正確;C、氮化硅的性質(zhì)穩(wěn)定,但硅烷的性質(zhì)很活潑,常溫下與空氣和水劇烈反應(yīng),因此選項(xiàng)C不正確;D、氮和硅都是非金屬,因此氮化硅晶體中只存在共價(jià)鍵,Si3N4是優(yōu)良的新型無機(jī)非金屬材料,D正確,答案選C。
考點(diǎn):考查硅及其化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途以及實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)等

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

硅在地殼中的含量較高,硅及其化合物的開發(fā)由來已久,在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。回答下列問題:
(1)陶瓷、水泥和玻璃是常用的傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料,其中生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有       
(2)高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料。工業(yè)上提純硅有多種路線,其中一種工藝流程示意圖及主要反應(yīng)如下:

①工業(yè)上用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱到1600℃-1800℃除生成粗硅外,也可以生產(chǎn)碳化硅,則在電弧爐內(nèi)可能發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為              。
②在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中,SiHCl3大約占85%,還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,粗硅生成SiHCl3的化學(xué)反應(yīng)方程式                     。
(3)有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表,提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和       ;SiHCl3極易水解,其完全水解的產(chǎn)物為       。

物質(zhì)
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸點(diǎn)/℃
2355
57.6
31.8
8.2
-30.4
-84.9
-111.9
 
(4)還原爐中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為:                                
(5)氯堿工業(yè)可為上述工藝生產(chǎn)提供部分原料,這些原料是       。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

如圖是現(xiàn)今常規(guī)生產(chǎn)發(fā)煙硫酸和硫酸的流程圖:

(1)在④處二氧化硫被氧化成三氧化硫,④的設(shè)備名稱是   .該處發(fā)生反應(yīng)的方程式為   .為提高三氧化硫的產(chǎn)率,該處應(yīng)采用   (填“等溫過程”或“絕熱過程”)為宜.
(2)在⑦處進(jìn)行二次催化處理的原因是   
(3)⑤處氣體混合物主要是氮?dú)夂腿趸颍藭r(shí)氣體經(jīng)過⑥后不立即進(jìn)入⑦是因?yàn)椋?u>   .
(4)20%的發(fā)煙硫酸(SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%)1噸需加水   噸(保留2位有效數(shù)字)才能配制成98%的成品硫酸.
(5)在②處發(fā)生1500℃的“不完全燃燒”,即先混入少量干燥空氣,然后在③處于700℃下再繼續(xù)燃燒.試簡述這種燃燒方式對(duì)環(huán)境保護(hù)是有利的原因   

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

金剛石SiC具有優(yōu)良的耐磨、耐腐蝕特性,應(yīng)用廣泛.
(1)碳與同周期元素Q的單質(zhì)化合僅能生成兩種常見氣態(tài)化合物,其中一種化合物H為非極性分子,碳元素在周期表中的位置是,Q是,R的電子式為.
(2)一定條件下,Na還原CCl4可制備金剛石,反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫后,回收CCl4的實(shí)驗(yàn)操作名稱為,除去粗產(chǎn)品中少量鈉的試劑為.
(3)碳還原制SiC,其粗產(chǎn)品中雜質(zhì)為Si和SiO2.先將20.0g粗產(chǎn)品加入到過量的NaOH溶液中充分反應(yīng),收集到0.1mol氫氣,過濾得SiC固體11.4g,濾液稀釋到1L,生成氫氣的離子方程式為,硅酸鈉的物質(zhì)的量濃度為
(4)下列敘述正確的有(填序號(hào)),ks5u
①Na還原CCl4的反應(yīng)、Cl2與H2O的反應(yīng)均是置換反應(yīng)②水晶、干冰熔化時(shí)克服粒子間作用力的類型相同③Na2SiO3溶液與SO3的反應(yīng)可用于推斷Si與S的非金屬性強(qiáng)弱
④鈉、鋰分別在空氣中燃燒,生成的氧化物中陰陽離子數(shù)目比均為1:2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

氨和聯(lián)氨(N2H4)是氮的兩種常見化合物,在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用。根據(jù)
題意完成下列計(jì)算:
聯(lián)氨用亞硝酸氧化生成氮的另一種氫化物,該氫化物的相對(duì)分子質(zhì)量為43.0,其中氮
原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.977,計(jì)算確定該氫化物的分子式為      。該氫化物受撞擊則完全分解為氮?dú)夂蜌錃狻?.30 g該氫化物受撞擊后產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積     L。
聯(lián)氨和四氧化二氮可用作火箭推進(jìn)劑,聯(lián)氨是燃料,四氧化二氮作氧化劑,反應(yīng)產(chǎn)物
是氮?dú)夂退S陕?lián)氨和四氧化二氮組成的火箭推進(jìn)劑恰好完全反應(yīng)生成72.0 kg水,推進(jìn)劑中聯(lián)氨的質(zhì)量為        kg。
氨的水溶液可用于吸收NO與NO2混合氣體,可消除氮氧化合物對(duì)環(huán)境的污染。請(qǐng)分
別寫出有關(guān)的反應(yīng)方程式為:                     ;                       。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

硫化氫(H2S)是一種具有臭雞蛋氣味的無色氣體,有劇毒;存在于多種生產(chǎn)過程以及自然界中。在人體的很多生理過程中也起著重要作用。

資料:① H2S可溶于水(約1:2),其水溶液為二元弱酸。
② H2S可與許多金屬離子反應(yīng)生成沉淀。
③ H2S在空氣中燃燒,火焰呈淡藍(lán)色。
(1)某化學(xué)小組設(shè)計(jì)了制取H2S并驗(yàn)證其性質(zhì)的實(shí)驗(yàn),如下圖所示。A中是CuSO4溶液,B中放有濕潤的藍(lán)色石蕊試紙,C中是FeCl3溶液。

回答下列問題:
① A中有黑色沉淀(CuS)產(chǎn)生,A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________。
② B中的現(xiàn)象是_________。
③ C中只有淺黃色沉淀產(chǎn)生,且溶液變淺綠色。則C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____。
④ D中盛放的試劑可以是____________(填標(biāo)號(hào))。
a. 水      b. 鹽酸    c. NaCl溶液      d. NaOH溶液
(2)為進(jìn)一步探究-2價(jià)硫的化合物與+4價(jià)硫的化合物反應(yīng)條件,小組同學(xué)又設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)。
 
實(shí)驗(yàn)操作
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)1
將等濃度的Na2S和Na2SO3溶液按體積比2∶1混合
無明顯現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)2
將H2S通入Na2SO3溶液中
未見明顯沉淀,再加入少量稀硫酸,立即產(chǎn)生大量淺黃色沉淀
實(shí)驗(yàn)3
將SO2通入Na2S溶液中
有淺黃色沉淀產(chǎn)生
 
已知:電離平衡常數(shù):H2S    Ka1 =1.3×10-7;Ka2 = 7.1×10-15 
H2SO3   Ka1 =1.7×10-2;Ka2 = 5.6×10-8
① 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),可以得出結(jié)論:在_________條件下,+4價(jià)硫的化合物可以氧化-2價(jià)硫的化合物。
②將SO2氣體通入H2S水溶液中直至過量,下列表示溶液pH隨SO2氣體體積變化關(guān)系示意圖正確的是______(填序號(hào))。




A
B
C
D
 
(3)文獻(xiàn)記載,常溫下H2S可與Ag發(fā)生置換反應(yīng)生成H2,F(xiàn)將H2S氣體通過裝有銀粉的玻璃管,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn),通過檢驗(yàn)反應(yīng)產(chǎn)物證明H2S與Ag發(fā)生了置換反應(yīng)_______。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

如圖所示為A、B、C、D、E五種含氮物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系圖,其中A、B、C、D常溫下都是氣體,B為紅棕色,寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式。

A→C:______________________________________,
D→C:_______________________________________,
B→E:_______________________________________,
E→C:_______________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題

化學(xué)肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有重要作用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,大量施用的化肥主要是氮肥、磷肥、鉀肥。
(1)普鈣是磷肥,它的有效成分是__________________(寫化學(xué)式)。
(2)尿素是一種含氮量較高的氮肥,工業(yè)生產(chǎn)尿素是將氨氣與二氧化碳在加壓、加熱的條件下反應(yīng)生成氨基甲酸銨(H2NCOONH4),再使氨基甲酸銨脫水得到尿素。反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________、___________。
(3)某化肥廠用NH3制備NH4NO3,已知由NH3制NO的產(chǎn)率是96%、NO制HNO3的產(chǎn)率是92%,則制HNO3所用去NH3的質(zhì)量占耗用全部NH3質(zhì)量的__________%。
(4)合成氨氣是生產(chǎn)氮肥的重要環(huán)節(jié)。合成氨生產(chǎn)簡易流程示意圖如下:

從示意圖可知其存在循環(huán)操作。簡要說明為什么在化工生產(chǎn)中經(jīng)常采用循環(huán)操作___________。合成氨的反應(yīng)需在500℃進(jìn)行,其主要原因是_________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

為了驗(yàn)證木炭可被濃H2SO4氧化成CO2,選用下圖所示儀器(內(nèi)含物質(zhì))組裝成實(shí)驗(yàn)裝置:

(1)如按氣流由左向右流向,連接上述裝置的正確順序是(填各接口字母):
             ,              ,              
(2)儀器乙、丙應(yīng)有怎樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象才表明已檢驗(yàn)出CO2?
乙中                   ____ ,丙中                  ______   
(3)丁中酸性KMnO4溶液的作用是                              ;
(4)寫出甲中反應(yīng)的化學(xué)方程式                                   。

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同步練習(xí)冊(cè)答案