Question

（12分）

通常，硅不与水反应，然而，弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解，生成Si(OH)₄。

1-1    已知反应分两步进行，试用化学方程式表示上述溶解过程。

早在上世纪50年代就发现了CH₅⁺的存在，人们曾提出该离子结构的多种假设，然而，直至1999年，才在低温下获得该离子的振动-转动光谱，并由此提出该离子的如下结构模型：氢原子围绕着碳原子快速转动；所有C-H键的键长相等。

1-2    该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。

1-3    该离子是（       ）。

A.质子酸       B.路易斯酸          C.自由基         D.亲核试剂

2003年5月报道，在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下：

1-4     该分子的分子式为                   ；

1-5     该分子有无对称中心？         

1-6     该分子有几种不同级的碳原子？         

1-7     该分子有无手性碳原子？          

1-8    该分子有无手性？          

Answer 1

1-1  Si + 4OH⁻ = SiO₄^{4 −} + 2 H₂(1 分)      SiO₄^{4 −} + 4H₂O = Si(OH)₄ + 4OH⁻₍1 分)

若写成 Si + 2OH⁻ + H₂O = SiO₃²⁻ + 2 H₂          SiO₃²⁻ + 3H₂O = Si(OH)₄ + 2OH⁻，也得同样的分。但写成 Si + 4H₂O = Si(OH)₄ + 2H₂不得分。  写不写↓ (沉淀)和↑ (气体)不影响得分。

1-2  不能。 (1 分)

经典共价键理论认为原子之间通过共享电子对而成键。C 为第二周期元素，只有 4 个价层轨道，最多形成 4 个共价键。    (1 分)

理由部分：答“C 原子无 2d 轨道，不能形成 sp³d 杂化轨道”，得 1 分；只答“C 原子没有 2d 轨道”，得 0.5分；只答“C 原子有 4 个价电子”，得 0.5 分；答 CH₅⁺中有一个三中心二电子键，不得分(因按三中心二电子键模型，CH₅⁺离子的 C-H 键不等长)。

1-3   A 或质子酸(多选或错选均不得分。) (2 分)

1-4   C₂₆H₃₀(分子式不全对不得分) (2 分)

1-5  有(1 分)

1-6  3 种（答错不得分）(1 分)

1-7  有(1 分)

1-8  无(1 分)