Question

C和Si元素在化学中占有极其重要的地位．
（1）写出Si的基态原子核外电子排布式______．从电负性角度分析，C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为______．
（2）SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为______，微粒间存在的作用力是______．
（3）氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为______（填元素符号），MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似，MO的熔点比CaO的高，其原因是______．
（4）C、Si为同一主族的元素，CO₂和SiO₂化学式相似，但结构和性质有很大不同．CO₂中C与O原子间形成σ键和π键，SiO₂中Si与O原子间不形成上述π健．从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成，而Si、O原子间不能形成上述π健______．
（5）有A、B、C三种物质，每个分子中都各有14个电子，其中A的分子属于非极性分子，且只有非极性键；B的分子也属于非极性分子，但既有非极性键，又有极性键；C的分子属于极性分子．则可推出：A的电子式是______，B的结构式是______．
（6）已知Si-Si键能为176kJ/mol，Si-O键能为460kJ/mol，O=O键能为497.3kJ/mol．则可计算出1mol硅与足量氧气反应时将放出______kJ的热量．

Answer 1

【答案】分析：（1）Si原子核外共14个电子，按照能量最低原则书写电子排布式；元素周期表中主族元素越靠右、越靠上电负性越大，F的电负性最大（为4.0）；
（2）晶体硅中一个硅原子周围与4个硅原子相连，呈正四面体结构，所以杂化方式是sp³；非金属原子之间形成的化学键为共价键；
（3）根据电子总数判断M的原子序数，进而确定元素符号；从影响离子晶体熔沸点高低的因素分析二者熔沸点的高低；
（4）Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键．
（5）有A、B、C三种物质，每个分子中都各有14个电子，其中A的分子属于非极性分子，且只有非极性键，则A分子为同种元素形成的分子，所以A是氮气；B的分子也属于非极性分子，但既有非极性键，又有极性键，B为乙炔；C的分子属于极性分子，C是CO；
（6）1mol晶体硅中含有1mol×4×=2molSi-Si键，二氧化硅晶体中每个Si原子形成4个Si-O键，1mol二氧化硅晶体中含有4molSi-O键，反应热△H=反应物总键能-生成物总键能，据此计算．
解答：解：（1）Si是14号元素，Si原子核外共14个电子，按照能量最低原则电子先填入能量最低的1s轨道，填满后再依次填入能量较高的轨道；其电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p²；从电负性的角度分析，O和C位于同一周期，非金属性O强于C；C和Si为与同一主族，C的非金属性强于Si，故由强到弱为O＞C＞Si，
故答案为；1s²2s²2p⁶3s²3p²； O＞C＞Si；
（2）SiC中Si和C原子均形成四个单键，故其为sp³杂化；非金属原子之间形成的化学键全部是共价键，
故答案为：sp³；共价键；
（3）MO和SiC的电子总数相等，故含有的电子数为20，则M含有12个电子，即Mg；晶格能与所组成离子所带电荷成正比，与离子半径成反比，MgO与CaO的离子电荷数相同，Mg²⁺半径比Ca²⁺小，MgO晶格能大，熔点高；故答案为：Mg；Mg²⁺半径比Ca²⁺小，MgO晶格能大；
（4）CO₂晶体是分子晶体，其中C的原子半径较小，C、O原子能充分接近，p-p轨道肩并肩重叠程度较大，形成稳定的π键；而Si原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键，
故答案为：Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键．
（5）有A、B、C三种物质，每个分子中都各有14个电子，其中A的分子属于非极性分子，且只有非极性键，则A分子为同种元素形成的分子，所以A是氮气；B的分子也属于非极性分子，但既有非极性键，又有极性键，B为乙炔；C的分子属于极性分子，C是CO，所以A的电子式为，B的结构式为：H-C≡C-H，
故答案为：，H-C≡C-H；
（6）1mol晶体硅中含有1mol×4×=2molSi-Si键，二氧化硅晶体中每个Si原子形成4个Si-O键，1mol二氧化硅晶体中含有4molSi-O键，反应热△H=反应物总键能-生成物总键能，所以Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）中，△H=176kJ/mol×2mol+497.3kJ/mol-460kJ/mol×4=-990.7 kJ/mol，
故答案为：-990.7．
点评：考查键能与反应热的关系、电子式、结构式、核外电子排布式的书写等知识点，注意1mol晶体硅中Si-Si键、1mol二氧化硅晶体中Si-O键的物质的量，为易错点．