巴黎奥运会与半导体材料——2024年巴黎奥运会热点链接化学考点
【新闻内容】法国电力集团在塞纳河上安装了一个 400 平方米的可移动和可拆卸的太阳能发电站，设计容量78千峰瓦，满足奥运村内部分公寓楼的用电需求。在奥运村内公交车站的屋顶上，安装了将近 1000 平方米的太阳能光伏，为国际代表团的接待和信息中心提供电力。
【链接考点】太阳能电池板，通过光电转换将太阳能转化为电能，为场馆提供部分电力支持，减少了对传统化石能源的依赖，降低了碳排放。太阳能电池的制造涉及到半导体材料的化学工艺，如硅材料的提纯、薄膜材料的制备等
【试题练习】
1.制造5G芯片的材料有高纯硅、等半导体材料、线型酚醛树脂等光刻胶以及用于硅材料的清洗剂——超高纯等。下列说法正确的是( )
A.线型酚醛树脂属于无机材料
B.制取反应：中，是氧化剂
C.制取高纯硅反应：属于置换反应
D.清洗硅材料表面反应为，说明是碱性氧化性
2.科技是第一生产力，化学助推科技发展。下列说法正确的是( )
A.生态系统碳监测卫星“句芒号”的结构材料使用了轻质高强的镁合金，其硬度大、韧性好
B.“九章二号”量子计算原型机中量子比特芯片的主要材料是高纯二氧化硅
C.新能源半导体的新核“芯”碳化硅属于分子晶体
D.国产大飞机C919上使用的高强度碳纤维属于新型有机高分子材料
3.下列关于硅及其化合物的说法错误的是( )
A.二氧化硅是制光导纤维的主要原料 B.高纯度硅单质广泛用于制作半导体材料
C.普通玻璃的主要成分为硅酸盐 D.属于酸性氧化物，溶于水可制硅酸
4.下列物质的性质或用途的因果关系不正确的是( )
A.乙醇具有氧化性，可用于杀菌消毒
B.受热易分解生成，可用于食品膨松剂
C.高纯硅具有半导体特性，可用于制造芯片
D.碳化硅具有高温抗氧化性能，可用做耐高温结构材料
5.二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途.对反应中，所表现的化学性质或作用判断正确的是( )
①
②
③
④
A.反应体现是两性氧化物
B.反应②说明碳非金属性比硅强
C.反应③说明半导体工艺中用刻蚀剂——电子级氟化氢不可加压保存在玻璃罐体中
D.反应④氧化剂与还原剂物质的量之比
6.氮化镓（GaN）被誉为第三代半导体材料，其结构与金刚石相似。一种制备GaN的方法为，下列说法正确的是( )
A.Ga基态核外电子排布式为 B.的空间构型为平面三角形
C.GaN晶体属于共价晶体 D.GaN中Ga元素的化合价为-3
7.被誉为第三代半导体材料的氮化镓（GaN）硬度大、熔点高，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用前景广阔。一定条件下由反应：制得GaN，下列叙述不正确的是( )
A.GaN为共价晶体
B.分子的VSEPR模型是三角锥形
C.基态Ga原子的价层电子排布式为
D.已知GaN和AlN的晶体类型相同，则熔点：GaN
A.锗能作半导体材料
B.锗原子核外有4个填充电子的电子层
C.的稳定性弱于
D.锗酸是一种强酸
9.材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列有关物质的说法正确的是( )
A.太阳能电池板广泛应用在航天器上，其材料是晶体硅
B.石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是硅酸盐材料
C.半导体行业中有一句话：“从沙滩到用户”，计算机芯片的材料是二氧化硅
D.中国航天飞船外壳用到的是特种镁合金，属于新型无机非金属材料
10.下列关于物质用途的说法不正确的是( )
A.乙烯用于催熟水果 B.二氧化硫可用于葡萄酒加工
C.油脂可用来制肥皂 D.二氧化硅用作半导体材料
11.芯片是人类智慧的结晶。晶体硅广泛用于制造芯片，Si暴露在空气中表面会形成SiO2薄膜。下列说法不正确的是( )
A.Si晶体属于单质 B.SiO2属于氧化物 C.Si晶体属于共价晶体 D.SiO2属于半导体
12.化学与生产、生活和社会发展密切相关，下列叙述错误的是( )
A.中国是瓷器的故乡，制造瓷器的主要原料是黏土
B.福建舰携带的航空煤油和柴油的主要成分为烃
C.聚氯乙烯可用于制作多种绝缘材料，聚氯乙烯是纯净物
D.GaN具有半导体的性质，常用于制造LED灯，GaN属于新型无机非金属材料
13.氮的许多重要化合物在半导体材料及炸药等方面用途非常广泛。回答下列问题：
（1）Cu3N是一种半导体材料。基态Cu原子的核外电子排布式为________；基态原子电子占据的最高能级符号为________，其电子云轮廓图为________形。
（2）是一种炸药，可通过下列方法合成：。
（1）属于________晶体，其中阴离子中氮原子的杂化方式是________，该阴离子的空间构型为________。
（2）和中原子的杂化方式________（填“相同”或“不同”）；键角：________（填“大于”“小于”或“等于”）。
14.ZnS、CdSe均为重要的半导体材料，可应用于生物标记和荧光显示领域，并在光电器件、生物传感和激光材料等方面也得到了广泛的应用。
（1）基态Zn原子的价层电子排布式为___________。
（2）在周期表中的位置为___________。
（3）S与P在周期表中是相邻元素，两者的第一电离能：S___________P（填“>”、“<”或“=”），解释其原因___________。
（4）CdSe的一种晶体为闪锌矿型结构，晶胞结构如图所示。
①晶胞中，与Cd原子距离最近且相等的Se原子有___________个。
②已知，晶胞边长a nm，阿伏加德罗常数为，CdSe的摩尔质量为。则CdSe晶体的密度是___________。（）
（5）电化学沉积法可用于制备CdSe，其装置示意图如下。
电解过程中阳极有无色气泡产生，CdSe在阴极生成，纯度及颗粒大小会影响CdSe性能，沉积速率过快容易团聚。
①已知，是弱酸。控制合适的电压，可以使转化为纯净的CdSe，写出阴极的电极反应式：___________。
②研究表明，为得到更致密均匀的CdSe薄膜，可用二甲基甲酰胺（ ）做溶剂降低浓度，从结构的角度分析原因：______________________。
15.镓和锗都是重要的半导体原材料。利用锌浸出渣（主要成分有ZnO、Ga2O3、GeO2，还有FeO、Fe2O3、Bi2O3等杂质）制备半导体原材料镓和锗的流程如下：
已知：Ⅰ.该工艺条件下，，；
Ⅱ.镓与铝化学性质相似，但高纯度的镓难溶于酸或碱。氧化镓不溶于稀硫酸。
回答下列问题：
（1）提高“酸浸1”反应速率的操作有________（任写两种）。
（2）写出“酸浸2”中生成铋渣反应的离子方程式：________。
（3）SOCl2分子的空间结构为________。
（4）“降铁浓缩”中加入NaClO的作用是________，加入NaOH溶液调节溶液的pH，当Fe元素刚好完全沉淀时，理论上的最大浓度为________（仅根据计算）。
（5）从溶液中获得的操作为________。
（6）“电解”过程，生成镓的电极反应式为________。
答案以及解析
1.答案：C
解析：线型酚醛树脂属于合成有机高分子，A项错误；既不是氧化剂又不是还原剂，B项错误；根据置换反应特点知，C项正确；是酸性氧化物，D项错误。
2.答案：A
解析：镁合金比其成分金属的硬度高、韧性好，A项正确；芯片的主要材料是高纯单晶硅，B项错误；碳化硅属于共价晶体，C项错误；高强度碳纤维属于新型无机非金属材料，D项错误。
3.答案：D
解析：
A.二氧化硅对光具有良好的全反射作用，是制光导纤维的主要原料，A正确；
B.高纯度硅单质是良好的半导体材料，B正确；
C.普通玻璃的化学组成是等，主要成分为硅酸盐，C正确；
D.难溶于水，D错误。
4.答案：A
解析：A.乙醇能使病毒或细菌的蛋白质变性，所以乙醇可用于消毒，不是因为乙醇具有氧化性，故A错误；
B.不稳定，受热易分解生成，可用于食品膨松剂，故B正确；
C.高纯硅具有半导体特性，可用于制造芯片，故C正确；
D.碳化硅具有高温抗氧化性能，可用做耐高温结构材料，故D正确；
故选A。
5.答案：C
解析：A.二氧化硅一般不与酸反应，与氢氟酸的反应是特例，二氧化硅是酸性氧化物，不是两性氧化物，A错误；B.该反应能进行的原因是生成的物质是气体，不能通过该反应说明的非金属性强于，B错误；C.玻璃中含有二氧化硅，会与氢氟酸反应，所以电子级氟化氢不可加压保存在玻璃罐体中，C正确；D.反应④中氧化剂和还原剂都是，氧化剂与还原剂物质的量之比为1：2，D错误；故选C。
6.答案：C
解析：A.Ga原子核外有31个电子，基态Ga原子核外电子排布式为或，A项错误；
B.分子中N的价层电子对数为3+×（5-3×1）=4，分子的空间构型为三角锥形，B项错误；
C.GaN具有硬度大、熔点高的特点，结构与金刚石相似，属于共价晶体，C项正确；
D.GaN中N为-3价，Ga元素的化合价为+3，D项错误；
答案选C。
7.答案：B
解析：A.GaN具有硬度大、熔点高的特点，为半导体材料，GaN属于共价晶体，A项正确；
B.分子中N的价层电子对数为3+×（5-3×1）=4，分子的VSEPR模型为四面体形，B项错误；
C.Ga原子核外有31个电子，基态Ga原子核外电子排布式为，基态Ga原子的价层电子排布式为，C项正确；
D.GaN和AlN都属于共价晶体，原子半径：Ga>Al，共价键键长：Ga-N键>Al-N键，键能：Ga-N键
8.答案：D
解析：A（√），锗位于金属与非金属的分界处，可用作半导体材料；B（√），锗（Ge）是第四周期元素，则锗原子核外有4个填充电子的电子层；C（√），同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，则非金属性：C>Ge，通常元素非金属性越强，其简单氢化物的稳定性越强，则的稳定性弱于；D（×），非金属性：C>Ge，通常元素非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则锗酸的酸性比碳酸的酸性弱，锗酸是一种弱酸。
9.答案：A
解析：A.晶体硅是良好的半导体材料，常用于制作太阳能电池板，故A正确；
B.石墨烯是碳元素形成的单质，属于新型无机非金属材料，不是硅酸盐材料，故B错误；
C.计算机芯片的材料是硅，不是二氧化硅，故C错误；
D.特种镁合金是性能优良的金属材料，不属于新型无机非金属材料，故D错误；
故选A。
10.答案：D
解析：A.乙烯为植物生长调节剂，可用作水果催熟剂，A正确；
B.二氧化硫能防止葡萄酒氧化，可用于葡萄酒加工，B正确；
C.油脂在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐，所以可制取肥皂，C正确；
D.硅具有良好的半导体性能，用作半导体材料，二氧化硅用作光导纤维，D错误；
故选D。
11.答案：D
解析：A.晶体硅是由硅元素组成的纯净物，它属于单质，选项A正确；
B.是化合物，它由两种元素组成且其中一种元素是氧元素，可知是氧化物，选项B正确；
C.晶体硅的结构类似于金刚石，硅原子间以共价键结合，形成了立体网状结构，熔沸点很高，硬度很大，硅晶体属于共价晶体，选项C正确；
D.二氧化硅可用于制作半导体元件，它是制半导体的材料，它不直接用于半导体，选项D错误；
本题选D。
12.答案：C
解析：聚合物是混合物，C错误。
13.答案：（1）或；；哑铃
（2）①离子；；平面三角形；②相同；小于
解析：
14.答案：（1）
（2）第4周期第ⅥA族
（3）< ；P原子的3p能级上处于半充满的稳定结构，而S的3p能级不是全充满、半充满或者全空的稳定结构，P原子稳定，难失电子，第一电离能大
（4）4；
（5） ；二甲基甲酰胺（ ）中的O原子和N原子均有孤电子对，能与形成配位键，从而形成络合物，降低的浓度
解析：（1）已知Zn是30号元素，其基态原子的核外电子排布式为：，故其基态Zn原子的价层电子排布式为，故答案为：；
（2）是34号元素，其基态原子的核外电子排布式为：，根据最高能层序数等于周期序数，最外层电子数等于主族序数，故在周期表中的位置为第4周期第ⅥA族，故答案为：第4周期第ⅥA族；
（3）S与P在周期表中是相邻元素，S的价层电子排布式为：，而P的价层电子排布式为：，则P原子的3p能级上处于半充满的稳定结构，故其第一电离能大于S，故答案为：<；P原子的3p能级上处于半充满的稳定结构，而S的3p能级不是全充满、半充满或者全空的稳定结构，P原子稳定，难失电子，第一电离能大；
（4）①由题干晶胞图示可知，与Cd原子距离最近且相等的Se原子有4个，如图 带星号的Cd周围同一层有两个Se离它等距离且最近，则上面一层也有2个，一共4个，故答案为：4；
②由晶胞示意图可知，一个晶胞中含有Cd的个数为：=4，Se个数为4，晶胞边长a nm，则一个晶胞的体积为：，阿伏加德罗常数为，CdSe的摩尔质量为，一个晶胞的质量为：g，则CdSe晶体的密度是=，故答案为：；
（5）①电解过程中阳极有无色气泡产生，阳极发生氧化反应，电极反应为：，已知是弱酸，控制合适的电压，可以使转化为纯净的CdSe，CdSe在阴极生成，阴极发生还原反应，则阴极的电极反应式为：，故答案为：；
②二甲基甲酰胺（ ）中的O原子和N原子均有孤电子对，能与形成配位键，从而形成络合物，故用二甲基甲酰胺（ ）做溶剂降低浓度，故答案为：二甲基甲酰胺（ ）中的O原子和N原子均有孤电子对，能与形成配位键，从而形成络合物，降低的浓度。
15.答案：（1）升温、搅拌或者适当提高溶液浓度；
（2）；
（3）三角锥形；
（4）将氧化成；；
（5）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
（6）
解析：（1）提高“酸浸1”反应速率的操作有升温、搅拌或者适当提高溶液浓度等。
（2）浓不可拆，和不溶于水，也不可拆，故反应的离子方程式为。
（3）分子中心S原子价层电子对数，有1个孤电子对，采用杂化，空间结构为三角锥形。
（4）加入NaClO的作用是将氧化成，有利于除去铁元素，当Fe元素刚好完全沉淀时，溶液中，，此时，理论上的最大浓度。
（6）“电解”过程，生成镓的电极为阴极，镓与铝的性质相似，故当NaOH溶液过量时溶液的溶质为，电极反应式为。
