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(2014•宜春模拟)[化学-选修3:物质结构与性质]硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础.请回答下列问题:(1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为,该能层具有
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(2014•宜春模拟)[化学-选修3:物质结构与性质]
硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础.请回答下列问题:
(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NH4Cl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,SiO
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______,化学式为______.
硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础.请回答下列问题:
(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NH4Cl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:
化学键 | C-C | C-H | C-O | Si-Si | Si-H | Si-O |
键能/(kJ•mol-1) | 356 | 413 | 336 | 226 | 318 | 452 |
②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是______.
(6)在硅酸盐中,SiO
4− 4 |
▼优质解答
答案和解析
(1)硅原子核外有14个电子,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2 ,对应能层分别别为K、L、M,其中能量最高的是最外层M层,该能层有s、p、d三个能级,s能级有1个轨道,p能级有3个轨道,d能级有5个轨道,所以共有9个原子轨道,硅原子的M能层有4个电子(3s23p2);
故答案为:M;9;4;
(2)硅元素在自然界中主要以化合态(二氧化硅和硅酸盐)形式存在,
故答案为:二氧化硅
(3)硅晶体和金刚石晶体类似都属于原子晶体,硅原子之间以共价键结合.在金刚石晶体的晶胞中,每个面心有一个碳原子(晶体硅类似结构),则面心位置贡献的原子为 6×
=3个;
故答案为:共价键;3;
(4)Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4、NH3和MgCl2,方程式为:Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2,故答案为:Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2;
(5)①烷烃中的C-C键和C-H键大于硅烷中的Si-Si键和Si-H键的键能,所以硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能易断裂,导致长链硅烷难以生成,
故答案为:C-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,导致长链硅烷难以生成;
②键能越大、物质就越稳定,C-H键的键能大于C-O键,故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键不稳定而倾向与形成稳定性更强的Si-O键;
故答案:C-H键的键能大于C-O键,C-H键比C-O键稳定.而Si-H键的键能却远小于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)硅酸盐中的硅酸根(SiO
)为正四面体结构,所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式;
故答案为:sp3
根据图(b)的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子,化学式为SiO32-;
故答案为:1:3;SiO32-;
故答案为:M;9;4;
(2)硅元素在自然界中主要以化合态(二氧化硅和硅酸盐)形式存在,
故答案为:二氧化硅
(3)硅晶体和金刚石晶体类似都属于原子晶体,硅原子之间以共价键结合.在金刚石晶体的晶胞中,每个面心有一个碳原子(晶体硅类似结构),则面心位置贡献的原子为 6×
1 |
2 |
故答案为:共价键;3;
(4)Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4、NH3和MgCl2,方程式为:Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2,故答案为:Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2;
(5)①烷烃中的C-C键和C-H键大于硅烷中的Si-Si键和Si-H键的键能,所以硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能易断裂,导致长链硅烷难以生成,
故答案为:C-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,导致长链硅烷难以生成;
②键能越大、物质就越稳定,C-H键的键能大于C-O键,故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键不稳定而倾向与形成稳定性更强的Si-O键;
故答案:C-H键的键能大于C-O键,C-H键比C-O键稳定.而Si-H键的键能却远小于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)硅酸盐中的硅酸根(SiO
4− 4 |
故答案为:sp3
根据图(b)的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子,化学式为SiO32-;
故答案为:1:3;SiO32-;
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