Question

【題目】氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，具有優(yōu)良性能。

(1)基態(tài)氮原子的電子排布式為___________，基態(tài)硅原子未成對電子數(shù)是___________，碳、氮硅的電負(fù)性由大到小的順序是___________。

(2)碳熱還原法制氮化硅是在氮?dú)庵杏锰歼�原SiO2，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________。氮化硅一般不與酸反應(yīng)，但能與氫氟酸反應(yīng)，寫出氮化硅與過量氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________。

(3)三氯硅烷( SiHCl3)也可用于制備氮化硅，三氯硅烷分子的空間構(gòu)型為___________，其分子中硅原子的雜化軌道類型為___________。

(4)氮化硅與碳化硅、氮化硼等作用可產(chǎn)生結(jié)合材料，改善性能。氮化硅、碳化硅的化學(xué)性質(zhì)都很穩(wěn)定，其原因是_________________________________。

(5)碳化硅立方晶系晶胞如圖所示。C－Si－C鍵的夾角是___________，其晶體類型是___________，若立方晶系的碳化硅密度為ρg·cm－3，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則晶胞的棱長為___________。

Answer 1

【答案】1s22s22p3 2 N>C>Si 6C+2N2+3SiO2=Si3N4+CO Si3N4+16HF=3SiF4+4NH4F 四面體形 sp3雜化 晶體中原子之間形成共價(jià)鍵,鍵能大,鍵牢固 109°28 原子晶體 cm

【解析】

(1)N原子核外電子數(shù)為7,由能量最低原理可以知道核外電子排布式為1s22s22p3, 基態(tài)硅原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2,不成對電子數(shù)目為2；同周期自左而右電負(fù)性增大,同主族自上而下電負(fù)性減小,故電負(fù)性N>C>Si,因此，本題答案是: 1s22s22p3;2; N>C>Si。
(2)碳熱還原法制氮化硅是在氮?dú)庵杏锰歼�原SiO2,反應(yīng)生成Si3N4、CO,化學(xué)方程式為6C+2N2+3SiO2=Si3N4+CO。氮化硅一般不與酸反應(yīng),但能與氫氟酸反應(yīng),反應(yīng)生成SiF4與NH4F,反應(yīng)方程式為: Si3N4+16HF=3SiF4+4NH4F,因此，本題答案是: 6C+2N2+3SiO2=Si3N4+CO； Si3N4+16HF=3SiF4+4NH4F

(3)三氯化硅烷(SiHCl3)分子中Si原子形成4個(gè)鍵,沒有孤對電子,三氯硅烷分子的空間構(gòu)型為四面體形,雜化軌道數(shù)目為4,Si原子采取sp3雜化,因此，答案是:四面體形; sp3雜化;
(4)氮化硅、碳化硅晶體中原子之間形成共價(jià)鍵,鍵能大,鍵牢固,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,因此，本題答案是:晶體中原子之間形成共價(jià)鍵,鍵能大,鍵牢固;
(5)碳化硅立方晶系晶胞中,體內(nèi)Si原子與周圍的4個(gè)C原子形成正四面體結(jié)構(gòu), C－Si－C鍵的夾角是109°28;原子之間形成共價(jià)鍵,向空間延伸的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),屬于原子晶體;晶胞中Si原子數(shù)目為4、C原子數(shù)目為81/8+61/2=4,則晶胞質(zhì)量為4(28+12)/NA;碳化硅密度為ρg·cm－3,則晶胞棱長,因此，本題正確答案是: 109°28;原子晶體;cm