Question

【題目】硅及其化合物有許多用途，回答下列問題：

(1)基態(tài)Si原子價層電子的排布圖（軌道表達式）為_________，含有長硅鏈的化合物不是氫化物，而是氯化物。主要原因是F比H多了一種形狀的原子軌道，該原子軌道的形狀為___________。

(2)SiF4分子的立體構型為_______形，SiCl4的熔、沸點均高于SiF4，主要原因是________________。

(3)SiF4可KF反應得K2SiF6晶體，該晶體可用于制取高純硅，K2SiF6晶體中微觀粒子之間的作用力有______。

a.離子鍵 b.共價鍵 c.配位鍵 d.分子間作用力 e.氫鍵

(4)H4SiO4的結構簡式如圖(1)，中心原子Si的軌道雜化類型為_________，H4SiO4在常溫下能穩(wěn)定存在，但H4CO4不能，會迅速脫水生成H2CO3，最終生成CO2，主要原因是___________。

(5)硅的晶胞結構如圖(2)所示，若該立方晶胞的邊長為a nm，阿伏伽德羅常數(shù)的數(shù)值為NA，則距離最近的兩個硅原子間的距離為_____nm，晶體硅密度的計算表達式為_____g/cm3。

Answer 1

【答案】 啞鈴形 正四面體 SiCl4的的相對分子質(zhì)量大于SiF4，分子間作用力更大 abc sp3雜化 Si的原子半徑大于C

【解析】

(1)根據(jù)構造原理結合洪特規(guī)則書寫Si的軌道表達式；結合F、H原子核外電子排布式及各個軌道電子云的空間形狀判斷；

(2)根據(jù)價層電子對數(shù)判斷空間形狀；根據(jù)分子間作用力與相對分子質(zhì)量的關系分析比較；

(3) K2SiF6晶體為離子晶體，結合離子的結構分析；

(4)H4SiO4中的Si原子最外層電子排布為3s23p2，全形成共價鍵，為sp3雜化；同一主族的元素形成化合物結構相似，但原子半徑大小不同，從二者的不同分析；

(5)最近的兩個Si原子處于晶胞對角線的處；用均攤法計算一個晶胞中含有的Si的原子個數(shù)，然后利用密度公式計算密度大小。

(1)Si是14號元素，根據(jù)構造原理可知其其核外電子排布式為1s22s22p63s23p2，結合洪特規(guī)則可知Si原子的價層電子的排布圖為；F是9號元素，核外電子排布式為：1s22s22p5；H核外只有1個電子，電子排布式為1s1，可見二者的區(qū)別在于F原子核外有p電子，p軌道為啞鈴形；

(2) SiF4分子中的中心原子Si的價層電子對數(shù)為4，所以其立體構型為正四面體；SiCl4的熔、沸點均高于SiF4，主要原因是二者都是分子晶體，結構相似，對于結構相似的物質(zhì)來說，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力就越大，克服分子間作用力使物質(zhì)熔化、氣化需要的能量更多，物質(zhì)的熔沸點就越高。由于SiCl4的的相對分子質(zhì)量于SiF4，分子間作用力更大；

(3) K2SiF6晶體為離子晶體，陽離子K+與陰離子SiF62-通過離子鍵結合，在陰離子SiF62-中中心原子Si原子與6個F形成共價鍵，其中2個為配位鍵，因此含有的作用力為離子鍵、共價鍵、配位鍵，合理選項是abc；

(4)H4SiO4中的Si原子最外層電子排布為3s23p2，全形成共價鍵，為sp3雜化；C、S都是第IVA的元素，原子最外層都有4個電子，但Si原子可組成H4SiO4，而C元素只能形成H2CO3，是由于Si的原子半徑大于C，電子對的排斥力小，而C原子的成鍵電子對排斥力強；

(5)晶胞參數(shù)為a nm，晶胞的對角線為，晶胞中最近的兩個Si原子處于晶胞對角線的處，因此距離最近的兩個硅原子間的距離為；

在一個晶胞中含有的Si原子個數(shù)為×8+×6+4=8，則晶胞的密度ρ==g/cm3。