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)．請回答下列問題：
（1）基態(tài)Si原子價電子排布圖為

 

，Si原子核外共有

 

個不同運(yùn)動狀態(tài)的電子．
（2）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個原子，其中在面心位置貢獻(xiàn)

 

個原子．
（3）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

 

．
（4）在硅酸鹽中，SiO₄-4四面體（如圖（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

考點(diǎn)：碳族元素簡介,原子核外電子排布,金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：

分析：（1）Si屬于14號元素，根據(jù)電子排布規(guī)律書寫，不同的電子具有不同的運(yùn)動狀態(tài)；
（2）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；
（3）Mg₂Si和NH₄Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH₄、NH₃和MgCl₂；
（4）硅酸鹽中的硅酸根（SiO₄^4-）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SiO₃^2-；3）Mg₂Si和NH₄Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH₄、NH₃和MgCl₂；

解答： 解：（1）Si屬于14號元素，其電子排布式為1S²2S²2P⁶3S²3P⁴，價電子排布圖為，不同的電子具有不同的運(yùn)動狀態(tài)，所以Si原子核外共有14個不同運(yùn)動狀態(tài)的電子；
故答案為：；14；
（2）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；
（3）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；
（4）硅酸鹽中的硅酸根（SiO₄^4-）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SiO₃^2-；
故答案為：sp³；1：3；SiO₃^2-．

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．