Question

13．硅是重要的半導(dǎo)體材料，構(gòu)成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)．回答下列問題：
（1）基態(tài)Si原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p²，最高能層具有的原子軌道數(shù)為9、電子數(shù)為4．
（2）單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體，其晶體類型為原子晶體，其晶胞中共有8個原子，其中在面心位置貢獻3個原子．
（3）單質(zhì)硅可通過甲硅烷（SiH₄）分解反應(yīng)來制備．工業(yè)上采用Mg₂Si和NH₄CI在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH₄，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Mg₂Si+4NH₄Cl=SiH₄+4NH₃+2MgCl₂．
（4）在硅酸鹽中，SiO₄^4-四面體[如圖（a）]通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結(jié)構(gòu)型式．圖（b）為一種無限長單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根，其中Si原子的雜化形式為sp3，Si與O的原子數(shù)之比為1：3，化學(xué)式為SiO₃^2-．

Answer 1

分析 （1）硅質(zhì)子數(shù)為14，基態(tài)Si原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p²，最高能層具有的原子軌道數(shù)為1+3+5=9；電子數(shù)為4；
（2）單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體，其晶體類型為原子晶體；利用均攤法計算；
（3）Mg₂Si和NH₄Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH₄、NH₃和MgCl₂；
（4）根據(jù)圖（b）的一個結(jié)構(gòu)單元中含有1個硅、3個氧原子，化學(xué)式為SiO₃^2-．

解答 解：（1）硅質(zhì)子數(shù)為14，基態(tài)Si原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p²，最高能層具有的原子軌道數(shù)為1+3+5=9；電子數(shù)為4，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p²；9；4；
（2）單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體，其晶體類型為原子晶體，硅晶胞中每個頂點上有1個Si、面心是有1個Si、在晶胞內(nèi)部含有4個Si原子，利用均攤法知，利用均攤法知，面心提供的硅原子個數(shù)=6×$\frac{1}{2}$=3，
故答案為：原子晶體；3；
（3）Mg₂Si和NH₄Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH₄、NH₃和MgCl₂，方程式為：Mg₂Si+4NH₄Cl=SiH₄+4NH₃+2MgCl₂，故答案為：Mg₂Si+4NH₄Cl=SiH₄+4NH₃+2MgCl₂；（4）根據(jù)圖（b）的一個結(jié)構(gòu)單元中含有1個硅、2+2×$\frac{1}{2}$=3個氧原子，化學(xué)式為SiO₃^2-，其中Si原子的雜化形式是sp3，
故答案為：sp3；1：3；SiO₃^2-．

點評 本題以硅及其化合物為載體考查了晶胞的計算、等知識點，這些知識點都是考試熱點，熟練掌握并靈活運用基礎(chǔ)知識解答問題，易錯點是（4）．