Question

【题目】硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础．请回答下列问题：
（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为 ， 该能层具有的原子轨道数为、电子数为 ．
（2）硅主要以硅酸盐、等化合物的形式存在于地壳中．
（3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献个原子．
（4）单质硅可通过甲硅烷（SiH4）分解反应来制备．工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4 ， 该反应的化学方程式为 ．
（5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：

化学键	C﹣C	C﹣H	C﹣O	Si﹣Si	Si﹣H	Si﹣O
键能/（kJmol﹣1	356	413	336	226	318	452

①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是 ．
②SiH4的稳定性小于CH4 ， 更易生成氧化物，原因是 ．
（6）在硅酸盐中，SiO4﹣4四面体（如图1）通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式．图（2）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为 ， Si与O的原子数之比为 ， 化学式为 ．

Answer 1

【答案】
（1）M；9；4
（2）二氧化硅
（3）共价键；3
（4）Mg2Si+4NH4Cl=SiH4↑+4NH3↑+2MgCl2
（5）C﹣C键和C﹣H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si﹣Si键和Si﹣H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成；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
（6）sp3；1：3；[SiO3]n2n﹣（或SiO32﹣）
【解析】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，所以一共有9个轨道，电子数为4，故答案为：M；9；4；
（2.）硅属于亲氧元素，在自然界中不能以单质存在，主要以二氧化硅和硅酸盐存在，故答案为：二氧化硅；
（3.）硅单质中硅硅之间以共价键结合，硅晶胞中每个顶点上有1个Si、面心是有1个Si、在晶胞内部含有4个Si原子，利用均摊法知，面心提供的硅原子个数=6× =3，故答案为：共价键；3；
（4.）可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气，再根据元素守恒知还生成氯化镁MgCl2 ， 所以反应方程式为：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4↑+4NH3↑+2MgCl2 ， 故答案为：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4↑+4NH3↑+2MgCl2；
（5.）①键能越大形成的化学键越稳定，C﹣C键和C﹣H键的键能大于Si﹣Si键和Si﹣H键的键能，所以C﹣C键和C﹣H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si﹣Si键和Si﹣H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成，故答案为：C﹣C键和C﹣H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si﹣Si键和Si﹣H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成；②键能越大形成的化学键越稳定，CC﹣H键的键能大于Si﹣H键的键能，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，故答案为：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；
（6.）Si原子形成四个σ键，Si原子的杂化形式为sp3 ， 根据图片知，每个三角锥结构中Si原子是1个，O原子个数=2+2× =3，所以硅原子和氧原子个数之比=1：3，3个O原子带6个单位负电荷，每个硅原子带4个单位正电荷，所以形成离子为[SiO3]n2n﹣ （或SiO32﹣），故答案为：sp3；1：3；[SiO3]n2n﹣ （或SiO32﹣）．
（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）硅属于亲氧元素，在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐存在；（3）非金属元素之间易形成共价键；利用均摊法计算；（4）可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气，再根据元素守恒知还生成氯化镁MgCl2；（5）①键能越大形成的键越稳定；②键能越大形成的化学键越稳定，键能越小越不稳定；（6）利用均摊法计算其原子个数比，从而确定其化学式．