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【題目】硅是重要的半導體材料,構成了現代電子工業(yè)的基礎;卮鹣铝袉栴}:

(1)基態(tài)Si原子中,電子占據的最高能層符號________________ ,該能層具有的原子軌道數為________________、電子數為________________。

(2)硅主要以硅酸鹽、________________等化合物的形式存在于地殼中。

(3)單質硅存在與金剛石結構類似的晶體,其中原子與原子之間以________________相結合,其晶胞中共有8個原子,其中在面心位置貢獻________________個原子。

(4)單質硅可通過甲硅烷(SiH4) 分解反應來制備。工業(yè)上采用Mg2SiNH4Cl在液氨介質中反應制得SiH4,該反應的化學方程式為________________。

(5)碳和硅的有關化學鍵鍵能如下所示,簡要分析和解釋下列有關事實:

硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類和數量上都遠不如烷烴多,原因是___________。SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是 ________________。

(6)在硅酸鹽中,SiO44+四面體(如下圖(a))通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網狀四大類結構型式。圖(b)為一種無限長單鏈結構的多硅酸根;其中Si原子的雜化形式為________________。SiO的原子數之比為 ________________ 化學式為________.

【答案】M 9 4 二氧化硅 共價鍵 3 Mg2Si + 4NH4Cl = SiH4+ 4NH3+ 2MgCl2 C—C鍵和C—H鍵較強,所形成的烷烴穩(wěn)定。而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低,易斷裂,導致長鏈硅烷難以生成 C—H鍵的鍵能大于C—O鍵,C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定。而Si—H鍵的鍵能卻遠小于Si—O鍵,所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si—O sp3 13 [SiO3] n2n-(SiO32-)

【解析】

試題

1)硅原子核外有14個電子,其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2 ,對應能層分別別為K

L、M,其中能量最高的是最外層M層,該能層有s、p、d三個能級,s能級有1個軌道,p能級

3個軌道,d能級有5個軌道,所以共有9個原子軌道,硅原子的M能層有4個電子(3s23p2)。

故答案為:M;94;

2)硅元素在自然界中主要以化合態(tài)(二氧化硅和硅酸鹽)形式存在。

故答案為:二氧化硅;

3)硅晶體和金剛石晶體類似都屬于原子晶體,硅原子之間以共價鍵結合;硅晶胞中每個頂點上有1

Si、面心是有1Si、在晶胞內部含有4Si原子,利用均攤法知,面心提供的硅原子個數

=6×=3。

故答案為:共價鍵;3;

4Mg2SiNH4Cl在液氨介質中反應制得SiH4、NH3MgCl2,方程式為:Mg2Si+4NH4Cl= SiH4+

4NH3+2MgCl2。

故答案為:Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2;

5烷烴中的C-C鍵和C-H鍵大于硅烷中的Si-Si鍵和Si-H鍵的鍵能,所以硅烷中Si-Si鍵和Si-H

鍵的鍵能易斷裂,導致長鏈硅烷難以生成。

故答案為:C-C鍵和C-H鍵較強,所形成的烷烴穩(wěn)定,而硅烷中Si-Si鍵和Si-H鍵的鍵能較低,易斷裂,導致長鏈硅烷難以生成;

鍵能越大、物質就越穩(wěn)定,C-H鍵的鍵能大于C-O鍵,故C-H鍵比C-O鍵穩(wěn)定,而Si-H鍵的

鍵能遠小于Si-O鍵,所以Si-H鍵不穩(wěn)定而傾向與形成穩(wěn)定性更強的Si-O鍵。

故答案為:C-H鍵的鍵能大于C-O鍵,C-H鍵比C-O鍵穩(wěn)定,而Si-H鍵的鍵能卻遠小于Si-O鍵,所以Si-H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si-O鍵;

6)硅酸鹽中的硅酸根(SiO44-)為正四面體結構,所以中心原子Si原子采取了sp3雜化方式;根據圖

b)可以看出,每個結構單元中都有兩個氧原子被兩個單元共用,所以每個結構單元中相當于含

1個硅原子、3個氧原子,SiO的原子數之比為1:3,化學式為SiO32-(或表示為(SiO)n2n-)。

故答案為:sp3;1:3;SiO32-(或表示為(SiO)n2n-)。

練習冊系列答案
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實驗序號

水的質量/g

加入的NaCl質量/g

未溶的NaCl質量/g

10

2

0

10

3

0

10

4

0.4

下列敘述正確的是( )

A. 實驗①所得的溶液為飽和溶液 B. 實驗②所得的溶液為飽和溶液

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