(15分)氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料,硬度大、耐磨损。利用SiO2和C的混合粉末在N2的气氛中加热至1300℃反应制得。请回答下列问题:(1)已知氮化硅的晶
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(15分)氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料,硬度大、耐磨损。利用SiO2和C的混合粉末在N2的气氛中加热至1300℃反应制得。请回答下列问题: (1)已知氮化硅的晶体结构中,原子间都以单键相连,且N原子和N原子,Si原子与Si原子不直接相连,同时每个原子都满足8电子稳定结构,则氮化硅的化学式____,晶体类型是 ; (2)基态Si原子的电子排布式为_________;Si和C相比,电负性较大的是_________, (3)在SiO2晶体结构中,O-Si-O的键角是_______,Si原子和周围的四个O原子组成的空间构型为 ,SiO2中Si的杂化类型_______; (4)氮化硅抗腐蚀能力强,一般不与其他无机酸反应,但能和氢氟酸反应生成硅酸。试写出该反应的化学方程式 。 (5)晶体硅的晶胞如图所示,则每个晶体硅的晶胞中含有 个硅原子。 |
答案
(1) Si3N4 (2分)原子晶体(1分) (2) 1s22s22p63s22p2 (2分) C (1分) (3) 109°28′(1分) 正四面体(2分)sp3(2分) (4) Si3N4+4HF+9H2O=3H2SiO3↓+4NH4F(2分) (5) 8(2分) |
解析
(1)每个原子都满足8电子稳定结构,所以其化合价分别是+4价和-3价,因此化学式为Si3N4。由于晶体中的微粒是原子,所以形成的晶体是原子晶体。 (2)根据构造原理可知,基态Si原子的电子排布式为 1s22s22p63s22p2 。非金属性越强,电负性越大,所以碳的电负性大于硅的。 (3)由于在SiO2晶体结构中,Si原子和周围的四个O原子相邻,所以构成的应是正四面体,采用的是sp3杂化,O-Si-O的键角是 109°28′。 (4)能和氢氟酸反应生成硅酸,则根据原子守恒可知,另外一种生成物是NH4F,所以方程式为Si3N4+4HF+9H2O=3H2SiO3↓+4NH4F。 (5)根据晶体硅的晶胞结构可知,8个顶点有8个硅原子,6个面心处有6个硅原子,晶胞内部还有4个硅原子,所以共计是8×1/8+6×1/2+4=8个。 |
举一反三
【化学-物质结构与性质】(15分) 原子序数依次递增的甲、乙、丙、丁、戊是周期表中前30号元素,其中甲、乙、丙三元素的基态原子2p能级都有单电子,单电子个数分别是2、3、2;丁与戊原子序数相差18,戊元素是周期表中ds区的第一种元素。回答下列问题: (1)甲能形成多种常见单质,在熔点较低的单质中,每个分子周围紧邻的分子数为 ;在熔点很高的两种常见单质中,X的杂化方式分别为 、 。 (2)14g乙的单质分子中π键的个数为___________。 (3)+1价气态基态阳离子再失去一个电子形成+2价气态基态阳离子所需要的能量称为第 二电离能I2,依次还有I3、I4、I5…,推测丁元素的电离能突增应出现在第 电离能。 (4)戊的基态原子有 种形状不同的原子轨道; (5)丙和丁形成的一种离子化合物的晶胞结构如图,该晶体中阳离子的配位数为 。距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为 。已知该晶胞的密度为ρ g/cm3,阿伏加德罗常数为NA,求晶胞边长a=__________cm。 (用含ρ、NA的计算式表示)
(6)甲、乙都能和丙形成原子个数比为1:3的常见微粒,推测这两种微粒的空间构型为 |
下列性质中,能充分说明某晶体是离子晶体的是 ( )A.具有较高的熔点 | B.固态不导电,水溶液能导电 | C.可溶于水 | D.固态不导电,熔融状态能导电 |
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下列大小关系正确的是 ( )A.熔点:NaI>NaBr | B.硬度:MgO>CaO | C.晶格能:NaCl<NaBr | D.熔沸点:CO2>NaCl |
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实现下列变化时,需克服相同类型作用力的是A.二氧化硅和干冰的熔化 | B.液溴和钠的气化 | C.食盐和冰的熔化 | D.纯碱和烧碱的熔化 |
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(11分)(1)下列物质在固态时,属于分子晶体的有 ,属于原子晶体的 ,属于离子晶体的有 。①金刚石 ②氩 ③水晶 ④水银 ⑤氧化铝 ⑥P4 ⑦苯 (2)比较下列物质的有关性质(用“>.<.=或≈”号连接) 沸点:16O2 18O2 熔点:Na K 稳定性:H2O D2O (3)某常见固体能导电,质软,它可能属于 A.分子晶体 | B.原子晶体 | C.离子晶体 | D.金属晶体 E.混合晶体 | (4)在氯化钠晶体(见图1)中,每个钠离子与 个最近且等距离的氯离子以 键相结合,与每个氯离子最近的且等距离的氯离子有 个。由于晶体中离子按一定的规律排列,必然造就了一颗完美晶体特定的几何外形,其中,氯化钠单晶的宏观外形为 。 |
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