Question

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)�；卮鹣铝袉栴}：
（1）基態(tài)Si原子中，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)       ，該能層具有的原子軌道數(shù)為      、電子數(shù)為         。
（2）硅主要以硅酸鹽、       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        相結(jié)合，其晶胞中共有8個(gè)原子，其中在面心位置貢獻(xiàn)       個(gè)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NH₄CI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              。
（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）	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                。
②SiH₄的穩(wěn)定性小于CH₄，更易生成氧化物，原因是                       。
（6）在硅酸鹽中，SiO₄^4－四面體（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            。Si與O的原子數(shù)之比為       化學(xué)式為   。

Answer 1

（1）M；9；4 （2）二氧化硅； （3）共價(jià)鍵；3
（4）Mg₂Si＋4NH₄Cl=SiH₄＋4NH₃＋2MgCl₂
（5）①硅烷中的Si－Si鍵和Si－H鍵的鍵能小于烷烴分子中C－C鍵和C－H鍵的鍵能，穩(wěn)定性差，易斷裂，導(dǎo)致長鏈硅烷難以形成，所以硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多。
②由于鍵能越大，物質(zhì)越穩(wěn)定，C－H鍵的鍵能大于C－O鍵的鍵能，故C－H鍵比C－O鍵穩(wěn)定；而Si－H鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si－O鍵的鍵能，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，即更易生成氧化物。
（6）sp³；1:3；[SiO₃]_n^2n－(或SiO₃^2－)

（1）基態(tài)Si原子中，有14個(gè)電子，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p²，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為M。該能層具有的原子軌道數(shù)為1個(gè)s軌道，3個(gè)p軌道，5個(gè)d軌道。
（2）硅主要以硅酸鹽、二氧化硅等化合物的形式存在于地殼中。
（3）單質(zhì)硅存在與金剛石都屬于原子晶體，其中原子與原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合，其晶胞中共有8個(gè)原子，其中在面心位置貢獻(xiàn)為6×1/2＝3個(gè)原子。
（4）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。
（5）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①C—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。
（6）中心原子Si原子的雜化形式為sp³，Si與O的原子數(shù)之比為1∶3，化學(xué)式為[SiO₃]_n^2n-(或SiO₃^2-)。