Question

12．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，电子占据的能量最高的电子层符号为M，该电子层具有的原子轨道数为9．
（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C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）工业上用焦炭在高温下还原二氧化硅可制得粗硅，写出该反应的化学方程为SiO₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Si+2CO．
（5）SiH₄的稳定性小于CH₄，原因是C-H键的键能大于Si-H键的键能．

Answer 1

分析 （1）原子中，离原子核越远的电子层其能量越高；该原子中含有3个s轨道、6个p轨道；
（2）硅属于亲氧元素，在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐存在；
（3）非金属元素之间易形成共价键；利用均摊法计算；
（4）焦炭在高温下还原二氧化硅生成硅和一氧化碳；
（5）键能越大形成的化学键越稳定，键能越小越不稳定．

解答 解：（1）原子中，离原子核越远的电子层其能量越高，所以Si原子中M电子层能量最高；该原子中含有3个s轨道、6个p轨道，所以一共有9个轨道，
故答案为：M；9；
（2）硅属于亲氧元素，在自然界中不能以单质存在，主要以二氧化硅和硅酸盐存在，故答案为：二氧化硅；
（3）硅单质中硅硅之间以共价键结合，硅晶胞中每个顶点上有1个Si、面心是有1个Si、在晶胞内部含有4个Si原子，利用均摊法知，面心提供的硅原子个数=6×$\frac{1}{2}$=3，
故答案为：共价键；3；
（4）焦炭在高温下还原二氧化硅生成硅和一氧化碳，所以反应方程式为SiO₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Si+2CO，故答案为：SiO₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Si+2CO；
（5）键能越大形成的化学键越稳定，C-H键的键能大于Si-H键的键能，所以SiH₄的稳定性小于CH₄，故答案为：C-H键的键能大于Si-H键的键能．

点评 本题以硅及其化合物为载体考查了晶胞的计算、键能、原子结构等知识点，这些知识点都是考试热点，熟练掌握并灵活运用基础知识解答问题，易错点是（1），注意硅原子3p轨道有一个空轨道，但计算轨道数时要算上空轨道，为易错点．