Question

  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，电子占据的能量最高的电子层的符号为        ，该电子层具有的原子轨道数为       。

(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，其晶胞平均拥有8个硅原子，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，同时产生一种可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，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：

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，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与O的原子数之比为           化学式为               。

 

Answer 1

（1）M    9    （各1分）

（2）二氧化硅（1分）

（3）共价键（1分）       3（1分）

（4）Mg₂Si + 4NH₄Cl = SiH₄ ↑+ 4NH₃ ↑+ 2MgCl₂（2分）

（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。（2分）

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。（2分）

（6）1：3（1分）            [SiO₃] _n ^2n- (或SiO₃^2-)（2分）