[化學(xué)-選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
硅是重要的半導(dǎo)體材料，構(gòu)成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)．請回答下列問題：
（1）基態(tài)Si原子中，電子占據(jù)的最高能層符號為
M
M
，該能層具有的原子軌道數(shù)為
9
9
、電子數(shù)為
4
4
．
（2）硅主要以硅酸鹽、
二氧化硅
二氧化硅
等化合物的形式存在于地殼中．
（3）單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體，其中原子與原子之間以
共價鍵
共價鍵
相結(jié)合，其晶胞中共有8個原子，其中在面心位置貢獻(xiàn)
3
3
個原子．
（4）單質(zhì)硅可通過甲硅烷（SiH4）分解反應(yīng)來制備．工業(yè)上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2
Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2
．
（5）碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下所示，簡要分析和解釋下列有關(guān)事實(shí)：
化學(xué)鍵 C-C C-H C-O Si-Si Si-H Si-O
鍵能/（kJ?mol-1） 356 413 336 226 318 452
①硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多，原因是
C-C鍵和C-H鍵較強(qiáng)，所形成的烷烴穩(wěn)定．而硅烷中Si-Si鍵和Si-H鍵的鍵能較低，易斷裂，導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成．
C-C鍵和C-H鍵較強(qiáng)，所形成的烷烴穩(wěn)定．而硅烷中Si-Si鍵和Si-H鍵的鍵能較低，易斷裂，導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成．
．
②SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是
C-H鍵的鍵能大于C-O鍵，C-H鍵比C-O鍵穩(wěn)定．而Si-H鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si-O鍵，所以Si-H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si-O鍵
C-H鍵的鍵能大于C-O鍵，C-H鍵比C-O鍵穩(wěn)定．而Si-H鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si-O鍵，所以Si-H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si-O鍵
．
（6）在硅酸鹽中，SiO
 
4-
4
四面體（如下圖（a））通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結(jié)構(gòu)型式．圖（b）為一種無限長單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根，其中Si原子的雜化形式為
sp3
sp3
，Si與O的原子數(shù)之比為
1：3
1：3
，化學(xué)式為
SiO32-
SiO32-
．
分析：（1）硅原子核外有14個電子，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2 ，對應(yīng)能層分別別為K、L、M，其中能量最高的是最外層M層，該能層有s、p、d三個能級，s能級有1個軌道，p能級有3個軌道，d能級有5個軌道，所以共有9個原子軌道，硅原子的M能層有4個電子（3s23p2）；
（2）硅元素在自然界中主要以化合態(tài)（二氧化硅和硅酸鹽）形式存在；
（3）硅晶體和金剛石晶體類似都屬于原子晶體，硅原子之間以共價鍵結(jié)合．在金剛石晶體的晶胞中，每個面心有一個碳原子（晶體硅類似結(jié)構(gòu)），則面心位置貢獻(xiàn)的原子為 6×
1
2
=3個；
（4）Mg2Si和NH4Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH4、NH3和MgCl2；
（5）①烷烴中的C-C鍵和C-H鍵大于硅烷中的Si-Si鍵和Si-H鍵的鍵能；
②鍵能越大、物質(zhì)就越穩(wěn)定，C-H鍵的鍵能大于C-O鍵，故C-H鍵比C-O鍵穩(wěn)定，而Si-H鍵的鍵能遠(yuǎn)小于Si-O鍵，所以Si-H鍵不穩(wěn)定而傾向與形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si-O鍵；
（6）硅酸鹽中的硅酸根（SiO
 
4-
4
 ）為正四面體結(jié)構(gòu)，所以中心原子Si原子采取了sp3雜化方式；根據(jù)圖（b）的一個結(jié)構(gòu)單元中含有1個硅、3個氧原子，化學(xué)式為SiO32-；
解答：解：（1）硅原子核外有14個電子，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2 ，對應(yīng)能層分別別為K、L、M，其中能量最高的是最外層M層，該能層有s、p、d三個能級，s能級有1個軌道，p能級有3個軌道，d能級有5個軌道，所以共有9個原子軌道，硅原子的M能層有4個電子（3s23p2）；
故答案為：M；9；4；
（2）硅元素在自然界中主要以化合態(tài)（二氧化硅和硅酸鹽）形式存在，
故答案為：二氧化硅
（3）硅晶體和金剛石晶體類似都屬于原子晶體，硅原子之間以共價鍵結(jié)合．在金剛石晶體的晶胞中，每個面心有一個碳原子（晶體硅類似結(jié)構(gòu)），則面心位置貢獻(xiàn)的原子為 6×
1
2
=3個；
故答案為：共價鍵；3；
（4）Mg2Si和NH4Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH4、NH3和MgCl2，方程式為：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2，故答案為：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2；
（5）①烷烴中的C-C鍵和C-H鍵大于硅烷中的Si-Si鍵和Si-H鍵的鍵能，所以硅烷中Si-Si鍵和Si-H鍵的鍵能易斷裂，導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成，
故答案為：C-C鍵和C-H鍵較強(qiáng)，所形成的烷烴穩(wěn)定，而硅烷中Si-Si鍵和Si-H鍵的鍵能較低，易斷裂，導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成；
②鍵能越大、物質(zhì)就越穩(wěn)定，C-H鍵的鍵能大于C-O鍵，故C-H鍵比C-O鍵穩(wěn)定，而Si-H鍵的鍵能遠(yuǎn)小于Si-O鍵，所以Si-H鍵不穩(wěn)定而傾向與形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si-O鍵；
故答案：C-H鍵的鍵能大于C-O鍵，C-H鍵比C-O鍵穩(wěn)定．而Si-H鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si-O鍵，所以Si-H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si-O鍵；
（6）硅酸鹽中的硅酸根（SiO
 
4-
4
 ）為正四面體結(jié)構(gòu)，所以中心原子Si原子采取了sp3雜化方式；
故答案為：sp3 
根據(jù)圖（b）的一個結(jié)構(gòu)單元中含有1個硅、3個氧原子，化學(xué)式為SiO32-；
故答案為：1：3；SiO32-；
點(diǎn)評：本題主要考查了基態(tài)原子的核外電子排布、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)方程式的書寫、雜化軌道、化學(xué)鍵等知識，難度中等．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

（2012?許昌三模）[化學(xué)--選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]砷（As）是一種重要的化學(xué)元素，其可形成多種用途廣泛的化合物．
（1）寫出基態(tài)砷原子的電子排布式
[Ar]3d104s24p3
[Ar]3d104s24p3
；砷與溴的電負(fù)性相比，較大的是
Br（或溴）
Br（或溴）
．
（2）砷（As）的氫化物與同族第二、三周期元素所形成的氫化物的穩(wěn)定性由大到小的順
序?yàn)椋ㄓ没瘜W(xué)式表示）
NH3＞PH3＞AsH3
NH3＞PH3＞AsH3
；氫化物的沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)椋ㄓ没瘜W(xué)式表示）
NH3＞AsH3＞PH3
NH3＞AsH3＞PH3
．
（3）Na3AsO4可作殺蟲劑．AsO
 
3-
4
的空間構(gòu)型為
正四面體形
正四面體形
．As原子采取
sp3
sp3
雜化．
（4）某砷的氧化物俗稱“砒霜”，其分子結(jié)構(gòu)如右圖所示．該化合物的分子式為
As4O6
As4O6
．
（5）GaAs等是人工合成的新型半導(dǎo)體材料，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似．GaAs晶胞中含有
4
4
個砷原子．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

【化學(xué)--選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】
VA族的氮、磷、砷（As）等元素在化合物中常表現(xiàn)出多種氧化態(tài)，含VA族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途．請回答下列問題：
（1）白磷單質(zhì)的中P原子采用的軌道雜化方式是
sp3
sp3
；
（2）原子的第一電離能是指氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序?yàn)?!--BA-->
N＞P＞As
N＞P＞As
；
（3）As原子序數(shù)為
33
33
，其核外M層和N層電子的排布式為
3s23p63d104s24p3
3s23p63d104s24p3
；
（4）NH3的沸點(diǎn)比PH3
高
高
（填“高”或“低”），原因是
NH3分子間存在較強(qiáng)的氫鍵，而PH3分子間僅有較弱的范德華力
NH3分子間存在較強(qiáng)的氫鍵，而PH3分子間僅有較弱的范德華力
．
PO43-離子的立體構(gòu)型為
正四面體
正四面體
；
（5）H3PO4的K1、K2、K3分別為7.6×10-3、6.3×10-8、4.4×10-13．硝酸完全電離，而亞硝酸K=5.1×10-4，請根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系解釋：
①H3PO4的K1遠(yuǎn)大于K2的原因
第一步電離出的氫離子抑制第二步的電離
第一步電離出的氫離子抑制第二步的電離
；
②硝酸比亞硝酸酸性強(qiáng)的原因
硝酸中N呈+5價，N-O-H中O的電子更向N偏移，導(dǎo)致其越易電離出氫離子
硝酸中N呈+5價，N-O-H中O的電子更向N偏移，導(dǎo)致其越易電離出氫離子
；
（6）NiO晶體結(jié)構(gòu)與NaCl晶體類似，其晶胞的棱長為a cm，則該晶體中距離最近的兩個陽離子核間的距離為
2
2
a
2
2
a
cm（用含有a的代數(shù)式表示）．
在一定溫度下NiO晶體可以自發(fā)地分散并形成“單分子層”（如圖），可以認(rèn)為氧離子作密致單層排列，鎳離子填充其中，列式并計算每平方米面積上分散的該晶體的質(zhì)量為
1.83×10-3
1.83×10-3
g （氧離子的半徑為1.40×10-10m）

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

[化學(xué)--選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
血紅素中含有C、O、N、Fe五種元素．回答下列問題：
精英家教網(wǎng)
（1）C、N、O、H四種元素中電負(fù)性最小的是（填元素符合）
 
，寫出基態(tài)Fe原子的核外電子排布式
 
．
（2）如圖所示為血紅蛋白和肌紅蛋白的活性部分--血紅素的結(jié)構(gòu)式．血紅素中N原子的雜化方式有
 
，在如圖的方框內(nèi)用“→”標(biāo)出Fe2+的配位鍵．
（3）NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，Ni2+和Fe2+的離子半徑分別為69pm和78pm，則熔點(diǎn)NiO
 
 FeO（填“＜”或“＞”）；
（4）N與H形成的化合物肼（N2H4）可用作火箭燃料，燃燒時發(fā)生的反應(yīng)是：N2O4（l）+2N2H4（l）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1038.7kJ?mol-1
若該反應(yīng)中有4mol N-H鍵斷裂，則形成的π鍵有
 
mol．
（5）根據(jù)等電子原理，寫出CN-的電子式，1mol O22+中含有的π鍵數(shù)目為
 
．
（6）鐵有δ、γ、α三種同素異形體，γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為，δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為
 
．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

[化學(xué)-選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]原子序數(shù)小于36的A、B 兩種元素，它們同周期且同族，B的原子序數(shù)比A大 1，B元素的常見價態(tài)為+2、+3 價．用 A、B 元素的化合物做了如下兩個實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)Ⅰ A（OH）3
鹽酸
 棕黃色溶液（滴入KSCN溶液變紅）
實(shí)驗(yàn)Ⅱ B（OH）3
鹽酸
產(chǎn)生氣體（使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍(lán)）
回答下列問題：
（1）A3+的價電子排布式是
 
；
（2）B 元素位于元素周期表中第
 
周期，
 
第族；
（3）實(shí)驗(yàn)Ⅱ中B（OH）3與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為
 
；
（4）ASO4?7H2O是一種淡綠色的晶體，其中SO42-立體構(gòu)型是
 
，硫原子的雜化軌道類型是
 
；
（5）單質(zhì)B的晶體堆積方式為鎂型（hcp），每個晶胞中含有B原子
 
個；
（6）A 的某種氧化物（AO）的晶體結(jié)構(gòu)與 NaCl晶體相似，其密度為a g/cm3，晶胞的邊長為
 
cm （只要求列算式，不必計算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)為 NA ）．

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