[化学——选修3:物质结构与性质](15分)硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础。回答下列问题:(1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为____
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[化学——选修3:物质结构与性质](15分) 硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础。回答下列问题: (1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为____ ,该能层具有的原子轨道数为____ 、电子数为 。 (2)硅主要以硅酸盐、____ 等化合物的形式存在于地壳中。 (3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以 相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献____ 个原子。 (4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4C1在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为___ 。 (5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是 。 ②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是____ 。 (6)在硅酸盐中,SiO44-四面体(如下图(a))通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为 。Si与O的原子数之比为 。 |
答案
(1)M 9 4 (2)二氧化硅 (3)共价键 3 (4)Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2 (5)①C—C键和C—H键较强,所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂。导致长链硅烷难形成。 ②C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定。而,Si—H键的键能远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键 (6)sp3 1:3 SiO32- |
解析
试题分析:⑴根据硅的原子序数为14,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2,则电子占据的最高能层符号为M(第三层),该能层具有的原子轨道数为9,电子数为4。 ⑵硅主要以硅酸盐、二氧化硅等化合物的形式存在于地壳中。 ⑶单质硅属于原子晶体,其中原子与原子之间以共价键相结合,其晶胞中共有8个原子,有6个位于面心,故在面心位置贡献3个原子。 ⑷Mg2Si和NH4C1反应制备SiH4,据原子守恒生成物还有NH3和MgCl2,最后根据观察法将其配平。 ⑸①由于非金属性C>Si,又据表中C-C键和C-H键的键能比Si-Si 、Si-H的键能大,故形成的烷烃比硅烷稳定,同时也导致长链硅烷难以生成,故硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多。 ②由于C-H键的键能大于C-O键,说明C-H键比C-O键稳定,而Si-H键的键能却远小于Si-O键,所以Si-H键不稳定更倾向于生成更稳定的Si-O键,故SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物。 ⑹根据“SiO44-的四面体”结构,可知其Si原子的杂化形式为sp3;Si与O的原子数之比为1:(2+2×)=1:3(注意:每个结构单元中有2个氧原子与其它2个结构单元共用)。 |
举一反三
下列说法正确的是A.混合物的分离是依据混合物中各组分性质的差异进行的,元素分析仪、红外光谱仪、原子吸收光谱仪等均是分离物质的常用仪器。 | B.道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔、阿伏加德罗等科学家在原子结构的认识上作出了重大贡献,他们主要采用的是定量研究和实验研究的方法。 | C.煤和石油的综合利用中煤的气化、煤的液化和石油的分馏是物理变化,石油的裂化和裂解、煤的干馏是化学变化 | D.某些铝硅酸盐形成的分子筛中有许多笼状空穴和通道,常用于分离、提纯气体或液体混合物,还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体等 |
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能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是 A.CO2溶于水形成碳酸,SiO2难溶于水 | B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀 | C.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2 | D.HCl通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体,氯化氢通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀 |
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下列关于碳族元素的说法中,错误的是 A.它们从上到下的非金属性向金属性递变的趋势比卤族元素明显 | B.碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱 | C.碳族元素原子的最外层都有4个电子 | D.主要化合价有+2价和+4价,大多数+2价化合物稳定 |
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