Question

9．2014年12月6日中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)報(bào)道，日本東京大學(xué)科學(xué)家確定了兩種新發(fā)現(xiàn)的具有高度活性的硅化物SiC₂N和SiC₃N分子，這項(xiàng)研究將有助于天文學(xué)家在星際介質(zhì)中尋找相關(guān)分子．回答下列問題：
（1）基態(tài)Si原子的核外電子層排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p²，未成對的電子數(shù)為2．
（2）1990年化學(xué)家Seidel提出了目前最具說服力的電化學(xué)模型：Si與OH^-反應(yīng)生成SiO₄^4-，SiO4^4-迅速水解為H₄SiO₄，SiO₄^4-的空間構(gòu)型為正四面體，SiO₄^4-中Si原子的雜化方式為sp³．
（3）查閱文獻(xiàn)知單質(zhì)硅的熔點(diǎn)1410℃，SiCl₄的熔點(diǎn)-68℃，可推測出單質(zhì)硅的晶體類型為原子晶體，SiCl₄的晶體類型為分子晶體，與SiCl₄互為等電子體的一種分子為CCl₄．
（4）若某種星際分子的結(jié)構(gòu)式為N≡Si-C≡C-Si≡N，則該分子中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為5：6．
（5）如圖是單質(zhì)硅的晶胞示意圖，其晶胞參數(shù)a=0.543nm，1mol單質(zhì)硅含有2mol Si-Si鍵，硅晶體的密度為$\frac{224}{（5.43×1{0}^{-6}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（不必計(jì)算出結(jié)果）．

Answer 1

分析 （1）Si原子核外有14個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其核外電子排布式；Si原子3p能級(jí)上電子未成對；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定該微粒空間構(gòu)型及Si原子雜化方式，該微粒中Si原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對；
（3）原子晶體熔沸點(diǎn)較高、分子晶體熔沸點(diǎn)較低；原子個(gè)數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微�；�為等電子體；
（4）共價(jià)單鍵只含σ鍵、共價(jià)三鍵中含有一個(gè)σ鍵、兩個(gè)π鍵；
（5）該晶胞中Si原子個(gè)數(shù)=4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，每個(gè)Si原子含有Si-Si鍵個(gè)數(shù)=4×$\frac{1}{2}$=2，該晶胞中棱長為0.543nm=5.43×10^-6cm，晶胞體積=（5.43×10^-6cm）³，密度=$\frac{m}{V}$．

解答 解：（1）Si原子核外有14個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p²；Si原子3p能級(jí)上電子未成對，有兩個(gè)未成對電子，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p²；2；
（2）該微粒中Si原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對，所以其空間構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu)，Si原子采用sp³雜化，
故答案為：正四面體；sp³；
（3）原子晶體熔沸點(diǎn)較高、分子晶體熔沸點(diǎn)較低，根據(jù)晶體熔沸點(diǎn)知，Si屬于原子晶體、SiCl₄的晶體類型為分子晶體；原子個(gè)數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微�；�為等電子體，SiCl₄互為等電子體的一種分子CCl₄，故答案為：原子晶體；分子晶體；CCl₄；
（4）共價(jià)單鍵只含σ鍵、共價(jià)三鍵中含有一個(gè)σ鍵、兩個(gè)π鍵，N≡Si-C≡C-Si≡N中σ鍵、π鍵個(gè)數(shù)分別是5、6，所以二者之比為5：6，故答案為：5：6；
（5）該晶胞中Si原子個(gè)數(shù)=4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，每個(gè)Si原子含有Si-Si鍵個(gè)數(shù)=4×$\frac{1}{2}$=2，所以1mol硅中Si-Si鍵為2mol；
該晶胞中棱長為0.543nm=5.43×10^-6cm，晶胞體積=（5.43×10^-6cm）³，密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{28}{{N}_{A}}×8}{V}$=$\frac{224}{（5.43×1{0}^{-6}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{224}{（5.43×1{0}^{-6}）^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化、微粒空間構(gòu)型判斷、核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，這些都是高頻考點(diǎn)，知道構(gòu)造原理、價(jià)層電子對互斥理論等知識(shí)點(diǎn)即可解答，難點(diǎn)是（5）的計(jì)算，注意單位換算，為易錯(cuò)點(diǎn)．