【题目】硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础。回答下列问题:
(1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号________________ ,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:
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___________。SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是 ________________。
(6)在硅酸盐中,SiO44+四面体(如下图(a))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(b)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________.
【答案】M 9 4 二氧化硅 共价键 3 Mg2Si + 4NH4Cl = SiH4+ 4NH3+ 2MgCl2 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 sp3 1∶3 [SiO3] n2n-(或SiO32-)
【解析】
试题
(1)硅原子核外有14个电子,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2 ,对应能层分别别为K、
L、M,其中能量最高的是最外层M层,该能层有s、p、d三个能级,s能级有1个轨道,p能级
有3个轨道,d能级有5个轨道,所以共有9个原子轨道,硅原子的M能层有4个电子(3s23p2)。
故答案为:M;9;4;
(2)硅元素在自然界中主要以化合态(二氧化硅和硅酸盐)形式存在。
故答案为:二氧化硅;
(3)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;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)Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4、NH3和MgCl2,方程式为:Mg2Si+4NH4Cl= SiH4+
4NH3+2MgCl2。
故答案为:Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2;
(5)①烷烃中的C-C键和C-H键大于硅烷中的Si-Si键和Si-H键的键能,所以硅烷中Si-Si键和Si-H
键的键能易断裂,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、物质就越稳定,C-H键的键能大于C-O键,故C-H键比C-O键稳定,而Si-H键的
键能远小于Si-O键,所以Si-H键不稳定而倾向与形成稳定性更强的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)硅酸盐中的硅酸根(SiO44-)为正四面体结构,所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式;根据图
(b)可以看出,每个结构单元中都有两个氧原子被两个单元共用,所以每个结构单元中相当于含
有1个硅原子、3个氧原子,Si与O的原子数之比为1:3,化学式为SiO32-(或表示为(SiO)n2n-)。
故答案为:sp3;1:3;SiO32-(或表示为(SiO)n2n-)。
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【题目】20℃时,NaCl溶解于水的实验数据如下表所示
实验序号 | 水的质量/g | 加入的NaCl质量/g | 未溶的NaCl质量/g |
10 | 2 | 0 | |
10 | 3 | 0 | |
10 | 4 | 0.4 |
下列叙述正确的是( )
A. 实验①所得的溶液为饱和溶液 B. 实验②所得的溶液为饱和溶液
C. 20℃时NaCl的溶解度为30g D. 实验①所得溶液的溶质质量分数为16.7%
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【题目】中国传统文化是人类文明的瑰宝,古代文献中记载了大量古代化学的研究成果。回答下面问题。
(1)我国最原始的陶瓷约出现在距今12000年前,制作瓷器所用的原料是高岭士,其晶体化学式是Al4[Si4O10](OH)8,用氧化物表示其组成为____。
(2)《本草纲目》中记载:“(火药)乃焰消( KNO3)、硫磺、杉木炭所合,以为烽燧铳机诸药者。”反应原理为:S+2KNO3+3CK2S+N2↑+3CO2↑,该反应的氧化剂是____ ,反应转移4mol电子时,被S氧化的C有____mol。
(3)我国古代中药学著作《新修本草》记载的药物有844种,其中有关“青矾”的描述为:“本来绿色,新出窟未见风者,正如瑁璃…烧之赤色…。”我国早期科技丛书《物理小适-金石类》 记载有加热青矾时的景象:“青矾厂气熏人,衣服当之易烂,载木不盛。”青矾就是绿矾( FeSO4.7H2O)。根据以上信息,写出“青矾”受热分解的化学方程式____
(4)中国古代第一部药物学专著《神农本革经》记载:“石硫磺(S)…主阴蚀疽痔恶血,坚筋骨,除头秃,能化金银铜铁奇物。”根据以上信息,得出硫磺(S)具有的性质或用途是 ______,__________。
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【题目】周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同族,e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。
回答下列问题:
b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号),e的价层电子轨道示意图为________________。
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【题目】有A、B、C三种无色纯净气体,可能分别是N2、NO、CO2、NH3、HCl中的一种。A气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,将A气体和C气体混合后,产生白烟;B气体接触空气立即变为红棕色。
据此推断(写化学式):A是____________;B是______________;C是______________。
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【题目】(16分)下图中的实验装置可用于制取乙炔。请填空:
(1)图中,A管的作用是 。
制取乙炔的化学方程式是 。
(2)乙炔通入KMnO4酸性溶液中观察到的现象是 ,乙炔发生了 反应。
(3)乙炔通入溴的CCl4溶液中观察到的现象是 ,乙炔发生了 反应。
(4)为了安全,点燃乙炔前应 ,乙炔燃烧时的实验现象是 。
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【题目】铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、NO的混合气体,这些气体与11.2 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。则消耗铜的质量为( )
A. 32 gB. 48 gC. 64 gD. 96 g
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【题目】宝鸡被誉为“青铜器之乡”,出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图,下列说法不正确的是
A. 青铜器发生电化学腐蚀,图中c作负极,被氧化
B. 正极发生的电极反应为O2+ 4e-+2H2O=4OH-
C. 环境中的Cl- 与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2 (OH)3Cl↓
D. 若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl,则理论上消耗的O2体积为4.48L
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