Question

【题目】

碱金属及碳族元素在科研领域、生活和生产方面有广泛的应用。回答下列问题：

(1)在元素周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是__________(填元素符号)，该元素基态原子最外层电子的自旋状态___________(填“相同”或“相反”)。

(2)碳和硅的有关化学键键能如下所示：

化学键	C-H	C-O	Si-H	Si-O
键能/kJmol-1	413	336	318	452

SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是__________________。

(3)天然硅酸盐都是由[SiO4]四面体以顶角氧原子相连而成，可成链状也可成环，所以硅酸盐种类繁多。下图a代表SiO44-，b、c是硅氧四面体形成的环状结构。

硅氧四面体中Si的轨道杂化类型为____________； 图b环状结构硅酸根的化学式为______________若在环状结构中硅的原子数为n，写出环状结构中硅酸根的通式_____________。

(4)钾与溴作用能形成溴化钾晶体，该晶体类型为___________，其晶格能可通过下图的Borm-Haber循环计算得到。

从上图可知，K原子的第一电离能为_____ kJ/mol， Br-Br键键能为______kJ/ mol，KBr的晶格能为______kJ/mol，晶格能越大，该晶体的熔点越______。

Answer 1

【答案】Mg 相反 C-H键的键能大于C-O键，C-H键比C-O键稳定．而Si-H键的键能却远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键 sp3杂化 (SiO3)36- SinO3n2n- 离子晶体 418.8 193.0 689.1 高

【解析】

(1)由对角线规格可知，Li与Mg性质相似，Mg的原子核外M层电子有2个，根据构造原理分析；

(2)键能越小，化学键越不稳定，反应倾向于形成稳定性更强方向进行；

(3)根据Si原子最外层电子数及结合的原子个数分析判断，根据b中含有的正四面体个数确定其化学式，再分析判断c，找出原子个数、电荷数目关系，得到物质是化学式通式；

(4)根据晶体构成微粒判断晶体类型，根据有关概念判断化学键的键能、晶格能大小，利用晶格能与物质熔沸点的关系判断物质熔沸点的高低。

(1)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg，该元素是12号元素，核外电子排布是1s22s22p63s2，在同一轨道上最多容纳2个自旋方向相反的电子，所以在Mg原子基态原子核外M层电子2个电子的自旋状态相反；

(2)由表中数据可知，C-H键的键能大于C-O键，C-H键比C-O键稳定．而Si-H键的键能却远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键，所以SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物SiO2；

(3)硅氧四面体中Si原子与4个O原子形成4个σ键，无孤电子对，因此其立体构型为正四面体，Si原子轨道杂化类型为sp3杂化；

b中含有3个四面体结构，所以含有3个Si原子，含有的氧原子数为9，含有氧原子数比3个硅酸根离子少6个3，带有的电荷为：3×(-2)=-6，该离子化学式是(SiO3)36-；

c中含有6个四面体结构，所以含有6个Si原子，含有的氧原子数为18，含有氧原子数比6个硅酸根离子少6个O，带有的电荷为：6×(-2)=-12；根据图示可知：若一个单环状离子中Si原子数为n(n≥3)，则含有n个四面体结构，含有的氧原子比n个硅酸根离子恰好少n个O原子，即：含有n个Si，则含有3n个O，带有的负电荷为：n×(-2)=-2n，其化学式为：SinO3n2n-；

(4)KBr晶体由K+、Br-通过离子键结合形成离子晶体；根据示意图可知K原子的第一电离能为418.8kJ/mol；molBr2蒸气转化为Br气态原子吸收能量96.5kJ，则Br-Br键键能96.5kJ/mol×2=193.0kJ/mol；

晶格能是气态离子形成1mol离子晶体释放的能量，则根据图示，结合盖斯定律可得(89.2+418.8)+(15.5+96.5-324.7)kJ/mol-QkJ/mol=-393.8kJ/mol，解得Q=+689.1kJ/mol；

离子晶体的晶格能越大，离子之间的作用力就越强，断裂消耗的能量就越大，因此该晶体的熔点越高。