Question

硅是重要的半導(dǎo)體材料，構(gòu)成現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)．請(qǐng)回答下列問題：
（1）硅原子中能量最高的電子處在

 

電子層上（填寫電子層符號(hào)），該層電子占有的原子軌道數(shù)為

 

．
（2）單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體，其中硅原子之間以

 

相結(jié)合（選填編號(hào)）．14克單晶硅中存在

 

個(gè)Si-Si鍵．
a．極性鍵　　　　b．非極性鍵　　　　c．離子鍵　　　　d．范德華力
（3）寫出SiH₄在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式：

 

；
（4）SiH₄的熱穩(wěn)定性不如CH₄，其原因是

 

．
工業(yè)上硅鐵可以用于冶鎂．以煅白（CaO?MgO）為原料與硅鐵（含硅75%的硅鐵合金）混合，置于密閉設(shè)備中于1200℃發(fā)生反應(yīng)：2（CaO?MgO）（s）+Si（s）?Ca₂SiO₄ （l）+2Mg（g）
（5）常溫下鎂的還原性強(qiáng)于硅．上述方法能夠獲得鎂的原因是

 

．
（6）若上述反應(yīng)在容積為a L的密閉容器中發(fā)生，一定能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)平衡的是

 

（選填編號(hào)）．
a．反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物     b．爐內(nèi)Ca₂SiO₄與CaO?MgO的質(zhì)量比保持不變
c．反應(yīng)放出的熱量不再改變     d．單位時(shí)間內(nèi)，n（CaO?MgO）_消耗：n（Ca₂SiO₄）_生成=2：1
若b g煅白經(jīng)t min反應(yīng)后轉(zhuǎn)化率達(dá)50%，該時(shí)段內(nèi)Mg的生成速率是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：硅和二氧化硅,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：碳族元素

分析：（1）原子中，離原子核越遠(yuǎn)的電子層其能量越高；該原子中含有3個(gè)s軌道、6個(gè)p軌道；
（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(jià)鍵結(jié)合，單質(zhì)硅是正四面體結(jié)構(gòu)；
（3）SiH₄在氧氣中燃燒生成二氧化硅和水；
（4）根據(jù)元素周期律知識(shí)：同主族從上到下，氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱來(lái)回答；
（5）根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理來(lái)回答；
（6）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征分析，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量、體積分?jǐn)?shù)以及百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化；一定條件下若反應(yīng)達(dá)到最大限度，說(shuō)明達(dá)到了平衡狀態(tài)；根據(jù)v=

△c

△t

來(lái)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率．

解答： 解：（1）原子中，離原子核越遠(yuǎn)的電子層其能量越高，所以Si原子中M電子層能量最高；該原子中含有3個(gè)s軌道、6個(gè)p軌道，一共有9個(gè)軌道，M層電子占有的原子軌道數(shù)為3，故答案為：M；3；
（2）硅晶體和金剛石晶體類似都屬于原子晶體，硅原子之間以非極性共價(jià)鍵結(jié)合，單質(zhì)硅是正四面體結(jié)構(gòu)，14克單晶硅中存在Si-Si鍵的數(shù)目是

14g

28g/mol

×2N_A=N_A，故答案為：b； N_A；
（3）SiH₄在氧氣中燃燒生成二氧化硅和水，方程式為：SiH₄+O₂ 

點(diǎn)燃  .

SiO₂+2H₂O，故答案為：SiH₄+O₂ 

點(diǎn)燃  .

SiO₂+2H₂O；
（4）根據(jù)元素周期律，非金屬性C＞Si，則它們的氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性CH₄＞SiH₄，
故答案為：非金屬性C＞Si，它們的氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性CH₄＞SiH₄；
（5）1200℃時(shí)發(fā)生反應(yīng)為2（CaO?MgO）（s）+Si（s）?Ca₂SiO₄ （l）+2Mg（g），此時(shí)鎂以蒸氣的形式逸出，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，使得化學(xué)反應(yīng)能發(fā)生，故答案為：1200℃時(shí)反應(yīng)生成的鎂以蒸氣的形式逸出，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（6）a．化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡，反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物，則是證明反應(yīng)結(jié)束的，故錯(cuò)誤；
b．爐內(nèi)Ca₂SiO₄與CaO?MgO的質(zhì)量比保持不變，達(dá)到了平衡，故正確；
c．反應(yīng)放出的熱量不再改變，證明正逆反應(yīng)速率是相等的，各個(gè)組分的濃度不隨時(shí)間的變化而改變，故正確；
 d．單位時(shí)間內(nèi)，n（CaO?MgO）_消耗：n（Ca₂SiO₄）_生成=2：1，不能證明正逆反應(yīng)速率相等，故錯(cuò)誤．
Mg的生成速率v=

b 96 × 1 2

at

=

0.5b

96at

 mol/（L?min），
故答案為：bc；

0.5b

96at

 mol/（L?min）．

點(diǎn)評(píng)：本題目綜合考查學(xué)學(xué)生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷以及元素周期律知識(shí)，是一道知識(shí)的靈活應(yīng)用題目，注意能力的培養(yǎng)是關(guān)鍵，難度大．