题目
题型:不详难度:来源:
(1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号 ,该能层具有的原子轨道数为 、电子数为 。
(2)硅主要以硅酸盐、 等化合物的形式存在于地壳中。
(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以 相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献 个原子。
(4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4CI在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为 。
(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
化学键 | C-C | C-H | C-O | Si-Si | Si-H | Si-O |
键能(KJ/mol) | 356 | 413 | 336 | 226 | 318 | 452 |
②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是 。
(6)在硅酸盐中,SiO44-四面体(如下图a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图b为一种无限长单链结构的多硅酸根;其中Si原子的杂化形式为 。Si与O的原子数之比为 化学式为 。
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答案
(4)Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2
(5)①硅烷中的Si-Si键和Si-H键的键能小于烷烃分子中C-C键和C-H键的键能,稳定性差,易断裂,导致长链硅烷难以形成,所以硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多。
②由于键能越大,物质越稳定,C-H键的键能大于C-O键的键能,故C-H键比C-O键稳定;而Si-H键的键能却远小于Si-O键的键能,所以Si-H键不稳定,而倾向于形成稳定性更强的Si-O键,即更易生成氧化物。
(6)sp3;1:3;[SiO3]n2n-(或SiO32-)
解析
(2)硅主要以硅酸盐、二氧化硅等化合物的形式存在于地壳中。
(3)单质硅存在与金刚石都属于原子晶体,其中原子与原子之间以共价键相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献为6×1/2=3个原子。
(4)Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为Mg2Si + 4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2。
(5)①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是①C—C键和C—H键较强,所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成。②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。
(6)中心原子Si原子的杂化形式为sp3,Si与O的原子数之比为1∶3,化学式为[SiO3]n2n-(或SiO32-)。
核心考点
举一反三
(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是 。
(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有 。
(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:
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①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为 ;碳化硅又称 ,其晶体结构与 相似。
②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 。
物质 | Si | SiCl4 | SiHCl3 | SiH2Cl2 | SiH3Cl | HCl | SiH4 |
沸点/℃ | 2355 | 57.6 | 31.8 | 8.2 | -30.4 | -84.9 | -111.9 |
③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为 。
(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是 。
A.CO2 + 3H2![]() |
B.6CO2 + 6H2O![]() |
C.CO2 + CH4![]() |
D.2CO2 + 6H2![]() |
A.晶体硅 | B.二氧化硅 | C.硅酸盐 | D.铝硅合金 |
A.二氧化硅是酸性氧化物,因此能与水反应生成硅酸 |
B.用二氧化硅制取单质硅时,当生成2.24 L气体(标准状况)时,得到2.8 g硅 |
C.二氧化硅制成的光导纤维,由于导电能力强而被用于制造光缆 |
D.二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应,但能与碳酸钠固体在高温时发生反应 |
根据Mg能在CO2中燃烧,某兴趣小组推测Na应该也能在CO2中燃烧,且固体产物可能为C、Na2O和Na2CO3中的两种或三种。该小组用如下图装置进行了实验探究。已知PdCl2能被CO还原得到黑色的Pd。
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回答下列问题:
(1)为了使反应随开随用,随关随停,上图虚线方框内应选用 装置(填下图字母代号),如何检验所选装置的气密性 。
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(2)装置2中所盛试剂为 。
A.NaOH溶液 B.饱和NaHCO3溶液
C.饱和Na2CO3溶液 D.饱和NaCl溶液
(3)检测装置的气密性完好并装好药品后,在点燃酒精灯前应先进行装置1中的反应操作,待观察到 现象时,再点燃酒精灯,这步操作的目的是 。
(4)由实验现象和进一步的探究得出反应机理。
A.装置6中有黑色沉淀生成;
B.取反应后直玻管中的固体物质23.0g溶于足量的水中,无气泡产生且得到澄清的溶液;将溶液加水稀释配成250 mL的溶液;
C.取25.00ml步骤B的溶液,滴加足量BaCl2溶液,将生成的白色沉淀过滤、洗涤、干燥,称量得固体质量为1.97g。
①步骤C中不溶物干燥前必须经过洗涤,如何检验该沉淀是否洗涤干净 。
②该探究得出钠与二氧化碳反应的化学方程式为 。
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