题目内容

16．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M，该能层具有的原子轨道数为9、电子数为4．
（2）硅主要以硅酸盐、二氧化硅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共价键相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献3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Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2．
（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-CC-HC一OSi-SiSi-HSi一O
键能/（kJ•mol-1）356413336226318452
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．
②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是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）在硅酸盐中，SiO44-四面体（如图（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sp3．Si与O的原子数之比为1：3．

分析 （1）Si原子核外电子数为14，基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p2，据此解答；
（2）硅在自然界中主要以硅酸盐和二氧化硅形式存在；
（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×$\frac{1}{2}$=3个；
（4）Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4、NH3和MgCl2；
（5）①键能越小，化学键越不稳定；
②键能越小，化学键越不稳定，反应倾向于形成稳定性更强方向进行；
（6）硅酸盐中的硅酸根（SiO44-）为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；根据图（b）的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子．

解答 解：（1）Si原子核外电子数为14，基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p2，电子占据的最高能层符号为M，该能层具有的原子轨道数为1+3+5=9、电子数为4，
故答案为：M；9；4；
（2）硅在自然界中主要以硅酸盐和二氧化硅形式存在；
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×$\frac{1}{2}$=3个；
故答案为：3；
（4）Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4、NH3和MgCl2，反应的化学方程式为：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2；
故答案为：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2；
（5）①由表中数据可知，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，
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由表中数据可知，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，
故答案为：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（SiO44-）为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；
根据图（b）的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子；
故答案为：sp3；1：3．

点评 本题主要考查了基态原子的核外电子排布、晶体结构、化学方程式的书写、杂化轨道，难度中等，解题时注意键能对物质性质及结构的影响．

练习册系列答案
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6．Ⅰ．伟大的化学家、1954年诺贝尔化学奖得主、著名的化学结构大师、20世纪的科学怪杰泡林（Linus Pauling）1994年谢世，人们打开他的办公室，发现里面有一块黑板，画得满满的，其中一个结构式如图一所示．
（1）该结构的分子式是C6H2N10O2，有人预测它是炸药，如果它在没有氧气参与的情况下爆炸，推测反应的化学方程式（发生分解反应，生成两种单质和两种化合物）是C6H2N10O2=H2O↑+CO↑+5N2↑+5C
（2）组成该分子所有元素的电负性大小顺序为O＞N＞C＞H；分子中C原子的杂化方式为sp2；基态N原子价电子排布图为．
Ⅱ．石墨是层状结构，
（1）在石墨中具有三种不同的作用力，其中范德华力可以解释石墨的滑腻感，离域π键可以解释导电、传热的性质；
（2）石墨的化学式可以写成（C2）n，看图二、图三，根据石墨化学式形式写出它的等电子体白石墨的化学式（BN）n；
（3）石墨能导电，而白石墨不能导电，解释白石墨不能导电的原因因为氮的电负性较大，π键上的电子在很大程度上被定域在氮的周围，不能自由流动，故（BN）n不导电．
Ⅲ．SiC是原子晶体，其结构类似金刚石，为C、Si两原子依次相间排列的正四面体型空间网状结构．试在图四正方体的顶点上画出与该Si最近的C的位置．若Si-C键长为a cm，SiC晶体的密度为$\frac{15\sqrt{3}}{{N}_{A}{•a}^{3}}$g/cm3．（阿伏伽德罗常数用NA表示）
7．对下表中实验操作或现象的解释不合理的是（　　）
 实验操作及现象现象的解释
A将一片铝箔置于酒精灯外焰上灼烧，铝箔熔化但不滴落单质铝的熔点特别高
B用玻璃尖嘴导管导出氢气，点燃，观察到火焰呈黄色普通玻璃中含有钠元素
C往水中加入Na2O2固体，滴入酚酞呈红色，振荡，红色褪去产生了碱性物质，且Na2O2具有漂白性
D向过量的苯酚浓溶液中滴加少许饱和溴水，振荡，未观察到白色沉淀产生三溴苯酚溶解在过量的苯酚中
A．AB．BC．CD．D
4．生活处处有化学．下列说法正确的是（　　）
A．做衣服的棉和麻均与淀粉互为同分异构体
B．煎炸食物的花生油和牛油都是可皂化的饱和酯类
C．磨豆浆的大豆富含蛋白质，豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸
D．施肥时，草木灰（有效成分为K2CO3）和NH4Cl混合使用，会产生氨气降低肥效
11．海水是巨大的资源宝库，海水的综合利用具有重要意义（如下图）

（1）氯碱工业主要以食盐为原料，为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列操作：①加过量的NaOH溶液；②加过量的BaCl2溶液③加过量的Na2CO3溶液；④过滤；⑤加适量的盐酸，第③步操作的目的是除去Ca2+、过量的Ba2+杂质
（2）在实验室可以用萃取的方法提取溴，在萃取操作过程中，下列说法不正确的是A．
A．萃取剂可选用苯、CCl4、裂化汽油等有机溶剂．
B．萃取分液时下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出
C．在萃取过程中，需要振荡分液漏斗，并打开分液漏斗上口的玻璃塞放气．
（3）通入热空气吹出溴，并用SO2的水溶液吸收的目的是富集溴．
（4）步骤Ⅰ中用硫酸酸化可提高Cl2利用率的原因是酸化可抑制Cl2、Br2与水反应．
（5）步骤Ⅲ中有关反应的离子方程式Mg2+（aq）+Ca（OH）2（s）=Ca2+（aq）+Mg（OH）2（s），解释该反应能够发生的原因因为在相同的温度下，Mg（OH）2的溶解度比Ca（OH）2更小．
（6）海水提溴蒸馏过程中，温度应控制在80-90℃，温度过高或过低都不利于生产，请解释原因温度过高，大量水蒸气随水排出，溴蒸气中水增加，而温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低．
（7）工业上不用电解熔融MgO制金属镁，理由是MgO熔点很高，熔融时耗能高，增加生产成本．
1．下列解释实验现象的反应方程式正确的是（　　）
A．向硫酸铝溶液中滴加过量的氨水：Al3++4OH-═AlO2-+2H2O
B．金属铜与浓硝酸反应：3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O
C．实验室制备氢氧化铁胶体：Fe3++3H2O═Fe（OH）3（胶体）+3H+
D．向苯酚钠溶液中通入少量的二氧化碳气体：2C6H5ONa+CO2+H2O═2C6H6O+Na2CO3
8．中学化学中很多“规律”都有其适用范围，下列根据有关“规律”推出的结论正确的是（　　）
选项规律结论
A非金属性越强，其气态氢化物越稳定稳定性：NH3＞PH3
B反应物浓度越大，反应速率越快常温下，相同的铁片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铁片先溶解完
C结构和组成相似的物质，沸点随相对分子质量增大而升高HF沸点低于HCl
D浓硫酸不能干燥具有还原性的气体浓硫酸不可以干燥SO2
A．AB．BC．CD．D
5．某已知A、B均是由两种短周期元素组成的化合物，A中某元素的质量分数为25%，B的焰色反应呈黄色，C、J、X是同周期的元素的氢化物，X为无色液体，C、J为气体，D是一种不溶于水的白色固体．反应生成的水均已略去．它们有如图所示的关系．

（1）写出化学式：AAl4C3，
（2）在反应①②③④⑤中属于氧化还原反应的是①③④
（3）反应③化学方程式为：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
（4）写出下列离子方程式：反应②2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-（或AlO2-+CO2+2H2O=2Al（OH）3↓+HCO3-）；
G溶液与M溶液的反应Al3++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓．
（5）将3.4gJ气体与足量的F反应，生成一种单质和X，恢复到25℃放出aKJ热量，写出该反应的热化学方程式4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H=-20aKL/mol．
（6）（CN）2被称为拟卤素，它的阴离子CN-作为配体形成的配合物有重要用途．
①HgCl2和Hg（CN）2反应可制得（CN）2，写出反应方程式HgCl2+Hg（CN）2=Hg2Cl2+（CN）2．
②写出（CN）2的电子式．
2．在t℃时，一定量的N2O4气体充入2L已经抽空的固定容积的密闭容器中发生如下反应：N2O4（g）?2NO2（g）△H＞0  平衡后，保持恒温恒容条件，若向容器中再充入NO2，平衡后则NO2的体积分数将减小．（填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”）

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