Question

硅是重要的半导体材料，构成现代电子工业的基础．请回答下列问题：
（1）硅原子中能量最高的电子处在

 

电子层上（填写电子层符号），该层电子占有的原子轨道数为

 

．
（2）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中硅原子之间以

 

相结合（选填编号）．14克单晶硅中存在

 

个Si-Si键．
a．极性键　　　　b．非极性键　　　　c．离子键　　　　d．范德华力
（3）写出SiH₄在氧气中燃烧的化学方程式：

 

；
（4）SiH₄的热稳定性不如CH₄，其原因是

 

．
工业上硅铁可以用于冶镁．以煅白（CaO?MgO）为原料与硅铁（含硅75%的硅铁合金）混合，置于密闭设备中于1200℃发生反应：2（CaO?MgO）（s）+Si（s）?Ca₂SiO₄ （l）+2Mg（g）
（5）常温下镁的还原性强于硅．上述方法能够获得镁的原因是

 

．
（6）若上述反应在容积为a L的密闭容器中发生，一定能说明反应已达平衡的是

 

（选填编号）．
a．反应物不再转化为生成物     b．炉内Ca₂SiO₄与CaO?MgO的质量比保持不变
c．反应放出的热量不再改变     d．单位时间内，n（CaO?MgO）_消耗：n（Ca₂SiO₄）_生成=2：1
若b g煅白经t min反应后转化率达50%，该时段内Mg的生成速率是

 

．

Answer 1

考点：硅和二氧化硅,化学平衡状态的判断

专题：碳族元素

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）硅晶体和金刚石晶体类似都属于原子晶体，硅原子之间以共价键结合，单质硅是正四面体结构；
（3）SiH₄在氧气中燃烧生成二氧化硅和水；
（4）根据元素周期律知识：同主族从上到下，氢化物的稳定性逐渐减弱来回答；
（5）根据化学平衡移动原理来回答；
（6）根据化学平衡状态的特征分析，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、质量、体积分数以及百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化；一定条件下若反应达到最大限度，说明达到了平衡状态；根据v=

△c

△t

来计算化学反应速率．

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，一共有9个轨道，M层电子占有的原子轨道数为3，故答案为：M；3；
（2）硅晶体和金刚石晶体类似都属于原子晶体，硅原子之间以非极性共价键结合，单质硅是正四面体结构，14克单晶硅中存在Si-Si键的数目是

14g

28g/mol

×2N_A=N_A，故答案为：b； N_A；
（3）SiH₄在氧气中燃烧生成二氧化硅和水，方程式为：SiH₄+O₂ 

点燃  .

SiO₂+2H₂O，故答案为：SiH₄+O₂ 

点燃  .

SiO₂+2H₂O；
（4）根据元素周期律，非金属性C＞Si，则它们的气态氢化物的热稳定性CH₄＞SiH₄，
故答案为：非金属性C＞Si，它们的气态氢化物的热稳定性CH₄＞SiH₄；
（5）1200℃时发生反应为2（CaO?MgO）（s）+Si（s）?Ca₂SiO₄ （l）+2Mg（g），此时镁以蒸气的形式逸出，使平衡向正反应方向移动，使得化学反应能发生，故答案为：1200℃时反应生成的镁以蒸气的形式逸出，使平衡向正反应方向移动；
（6）a．化学平衡是动态平衡，反应物不再转化为生成物，则是证明反应结束的，故错误；
b．炉内Ca₂SiO₄与CaO?MgO的质量比保持不变，达到了平衡，故正确；
c．反应放出的热量不再改变，证明正逆反应速率是相等的，各个组分的浓度不随时间的变化而改变，故正确；
 d．单位时间内，n（CaO?MgO）_消耗：n（Ca₂SiO₄）_生成=2：1，不能证明正逆反应速率相等，故错误．
Mg的生成速率v=

b 96 × 1 2

at

=

0.5b

96at

 mol/（L?min），
故答案为：bc；

0.5b

96at

 mol/（L?min）．

点评：本题目综合考查学学生物质的结构和化学键、化学反应速率的计算、化学平衡状态的判断以及元素周期律知识，是一道知识的灵活应用题目，注意能力的培养是关键，难度大．