Question

12．硅是重要的半導體材料，構成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎．回答下列問題：
（1）基態(tài)Si原子中，電子占據(jù)的能量最高的電子層符號為M，該電子層具有的原子軌道數(shù)為9．
（2）硅主要以硅酸鹽、二氧化硅等化合物的形式存在于地殼中．
（3）單質C存在與金剛石結構類似的晶體，其中原子與原子之間以共價鍵相結合，其晶胞中共有8個原子，其中在面心位置貢獻3個原子．
（4）工業(yè)上用焦炭在高溫下還原二氧化硅可制得粗硅，寫出該反應的化學方程為SiO₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Si+2CO．
（5）SiH₄的穩(wěn)定性小于CH₄，原因是C-H鍵的鍵能大于Si-H鍵的鍵能．

Answer 1

分析 （1）原子中，離原子核越遠的電子層其能量越高；該原子中含有3個s軌道、6個p軌道；
（2）硅屬于親氧元素，在自然界中主要以二氧化硅和硅酸鹽存在；
（3）非金屬元素之間易形成共價鍵；利用均攤法計算；
（4）焦炭在高溫下還原二氧化硅生成硅和一氧化碳；
（5）鍵能越大形成的化學鍵越穩(wěn)定，鍵能越小越不穩(wěn)定．

解答 解：（1）原子中，離原子核越遠的電子層其能量越高，所以Si原子中M電子層能量最高；該原子中含有3個s軌道、6個p軌道，所以一共有9個軌道，
故答案為：M；9；
（2）硅屬于親氧元素，在自然界中不能以單質存在，主要以二氧化硅和硅酸鹽存在，故答案為：二氧化硅；
（3）硅單質中硅硅之間以共價鍵結合，硅晶胞中每個頂點上有1個Si、面心是有1個Si、在晶胞內部含有4個Si原子，利用均攤法知，面心提供的硅原子個數(shù)=6×$\frac{1}{2}$=3，
故答案為：共價鍵；3；
（4）焦炭在高溫下還原二氧化硅生成硅和一氧化碳，所以反應方程式為SiO₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Si+2CO，故答案為：SiO₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Si+2CO；
（5）鍵能越大形成的化學鍵越穩(wěn)定，C-H鍵的鍵能大于Si-H鍵的鍵能，所以SiH₄的穩(wěn)定性小于CH₄，故答案為：C-H鍵的鍵能大于Si-H鍵的鍵能．

點評 本題以硅及其化合物為載體考查了晶胞的計算、鍵能、原子結構等知識點，這些知識點都是考試熱點，熟練掌握并靈活運用基礎知識解答問題，易錯點是（1），注意硅原子3p軌道有一個空軌道，但計算軌道數(shù)時要算上空軌道，為易錯點．