Question

【題目】

堿金屬及碳族元素在科研領域、生活和生產方面有廣泛的應用。回答下列問題：

(1)在元素周期表中，與Li的化學性質最相似的鄰族元素是__________(填元素符號)，該元素基態(tài)原子最外層電子的自旋狀態(tài)___________(填“相同”或“相反”)。

(2)碳和硅的有關化學鍵鍵能如下所示：

化學鍵	C-H	C-O	Si-H	Si-O
鍵能/kJmol-1	413	336	318	452

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

(3)天然硅酸鹽都是由[SiO4]四面體以頂角氧原子相連而成，可成鏈狀也可成環(huán)，所以硅酸鹽種類繁多。下圖a代表SiO44-，b、c是硅氧四面體形成的環(huán)狀結構。

硅氧四面體中Si的軌道雜化類型為____________； 圖b環(huán)狀結構硅酸根的化學式為______________若在環(huán)狀結構中硅的原子數(shù)為n，寫出環(huán)狀結構中硅酸根的通式_____________。

(4)鉀與溴作用能形成溴化鉀晶體，該晶體類型為___________，其晶格能可通過下圖的Borm-Haber循環(huán)計算得到。

從上圖可知，K原子的第一電離能為_____ kJ/mol， Br-Br鍵鍵能為______kJ/ mol，KBr的晶格能為______kJ/mol，晶格能越大，該晶體的熔點越______。

Answer 1

【答案】Mg 相反 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)定性更強的Si-O鍵 sp3雜化 (SiO3)36- SinO3n2n- 離子晶體 418.8 193.0 689.1 高

【解析】

(1)由對角線規(guī)格可知，Li與Mg性質相似，Mg的原子核外M層電子有2個，根據(jù)構造原理分析；

(2)鍵能越小，化學鍵越不穩(wěn)定，反應傾向于形成穩(wěn)定性更強方向進行；

(3)根據(jù)Si原子最外層電子數(shù)及結合的原子個數(shù)分析判斷，根據(jù)b中含有的正四面體個數(shù)確定其化學式，再分析判斷c，找出原子個數(shù)、電荷數(shù)目關系，得到物質是化學式通式；

(4)根據(jù)晶體構成微粒判斷晶體類型，根據(jù)有關概念判斷化學鍵的鍵能、晶格能大小，利用晶格能與物質熔沸點的關系判斷物質熔沸點的高低。

(1)在周期表中，與Li的化學性質最相似的鄰族元素是Mg，該元素是12號元素，核外電子排布是1s22s22p63s2，在同一軌道上最多容納2個自旋方向相反的電子，所以在Mg原子基態(tài)原子核外M層電子2個電子的自旋狀態(tài)相反；

(2)由表中數(shù)據(jù)可知，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)定性更強的Si-O鍵，所以SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物SiO2；

(3)硅氧四面體中Si原子與4個O原子形成4個σ鍵，無孤電子對，因此其立體構型為正四面體，Si原子軌道雜化類型為sp3雜化；

b中含有3個四面體結構，所以含有3個Si原子，含有的氧原子數(shù)為9，含有氧原子數(shù)比3個硅酸根離子少6個3，帶有的電荷為：3×(-2)=-6，該離子化學式是(SiO3)36-；

c中含有6個四面體結構，所以含有6個Si原子，含有的氧原子數(shù)為18，含有氧原子數(shù)比6個硅酸根離子少6個O，帶有的電荷為：6×(-2)=-12；根據(jù)圖示可知：若一個單環(huán)狀離子中Si原子數(shù)為n(n≥3)，則含有n個四面體結構，含有的氧原子比n個硅酸根離子恰好少n個O原子，即：含有n個Si，則含有3n個O，帶有的負電荷為：n×(-2)=-2n，其化學式為：SinO3n2n-；

(4)KBr晶體由K+、Br-通過離子鍵結合形成離子晶體；根據(jù)示意圖可知K原子的第一電離能為418.8kJ/mol；molBr2蒸氣轉化為Br氣態(tài)原子吸收能量96.5kJ，則Br-Br鍵鍵能96.5kJ/mol×2=193.0kJ/mol；

晶格能是氣態(tài)離子形成1mol離子晶體釋放的能量，則根據(jù)圖示，結合蓋斯定律可得(89.2+418.8)+(15.5+96.5-324.7)kJ/mol-QkJ/mol=-393.8kJ/mol，解得Q=+689.1kJ/mol；

離子晶體的晶格能越大，離子之間的作用力就越強，斷裂消耗的能量就越大，因此該晶體的熔點越高。