Question

硅是重要的半導(dǎo)體材料，構(gòu)成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)�；卮鹣铝袉栴}：

（1）基態(tài)Si原子中，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)        ，該能層具有的原子軌道數(shù)為       、電子數(shù)為          。

（2）硅主要以硅酸鹽、        等化合物的形式存在于地殼中。

（3）單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體，其中原子與原子之間以         相結(jié)合，其晶胞中共有8個(gè)原子，其中在面心位置貢獻(xiàn)        個(gè)原子。

（4）單質(zhì)硅可通過甲硅烷(SiH4)分解反應(yīng)來制備。工業(yè)上采用Mg2Si和NH4CI在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為               。

（5）碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下所示，簡(jiǎn)要分析和解釋下列有關(guān)事實(shí)：

化學(xué)鍵	C-C	C-H	C-O	Si-Si	Si-H	Si-O
鍵能（KJ/mol）	356	413	336	226	318	452

①硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多，原因是                 。

②SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是                        。

（6）在硅酸鹽中，SiO44－四面體（如下圖a）通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結(jié)構(gòu)型式。圖b為一種無限長(zhǎng)單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根；其中Si原子的雜化形式為             。Si與O的原子數(shù)之比為        化學(xué)式為    。

 

 

Answer 1

（1）M；9；4  （2）二氧化硅；  （3）共價(jià)鍵；3

（4）Mg2Si＋4NH4Cl=SiH4＋4NH3＋2MgCl2

（5）①硅烷中的Si－Si鍵和Si－H鍵的鍵能小于烷烴分子中C－C鍵和C－H鍵的鍵能，穩(wěn)定性差，易斷裂，導(dǎo)致長(zhǎng)鏈硅烷難以形成，所以硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多。

②由于鍵能越大，物質(zhì)越穩(wěn)定，C－H鍵的鍵能大于C－O鍵的鍵能，故C－H鍵比C－O鍵穩(wěn)定；而Si－H鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si－O鍵的鍵能，所以Si－H鍵不穩(wěn)定，而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si－O鍵，即更易生成氧化物。

（6）sp3；1:3；[SiO3]n2n－(或SiO32－)

【解析】 （1）基態(tài)Si原子中，有14個(gè)電子，核外電子排布式為1s22s22p63s23p2，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為M。該能層具有的原子軌道數(shù)為1個(gè)s軌道，3個(gè)p軌道，5個(gè)d軌道。

（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(zhì)硅存在與金剛石都屬于原子晶體，其中原子與原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合，其晶胞中共有8個(gè)原子，其中在面心位置貢獻(xiàn)為6×1/2＝3個(gè)原子。

（4）Mg2Si和NH4Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg2Si + 4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2。

（5）①硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多，原因是①C—C鍵和C—H鍵較強(qiáng)，所形成的烷烴穩(wěn)定。而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低，易斷裂，導(dǎo)致長(zhǎng)鏈硅烷難以生成。②SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是C—H鍵的鍵能大于C—O鍵，C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定。而Si—H鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si—O鍵，所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si—O鍵。

（6）中心原子Si原子的雜化形式為sp3，Si與O的原子數(shù)之比為1∶3，化學(xué)式為[SiO3]n2n-(或SiO32-)。