Question

据《参考消息》报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。

    (1)有关键能数据如下表：

化学键	Si—O	O===O	Si—Si
键能/kJ·mol^－^1	460	498.8	176

    晶体硅中Si原子的杂化方式为______，1mol晶体硅中含有______molSi—Si键。晶体硅在氧气中燃烧的热化学方程式为____________

    (2)假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥当的是_________。

    A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料

    B．硅的来源丰富，易于开采，且可再生

    C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制

    D．寻找高效新催化剂，使硅的生产耗能很低，是硅能源开发利用的关键技术

    (3)工业制备纯硅的反应为2H₂(g)＋SiCl₄(g)===Si(s)＋4HCl(g) 　ΔH＝240.4kJ·mol^－1，生成的HCl通入100mL2mol·L^－1的NaOH溶液恰好反应，则反应过程中吸收的热量为__________kJ。

Answer

sp3 2 Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)ΔH＝－989.2 kJ·mol－1 D 12.02

【解析】（1）硅的最外层电子数是4，其中3s，3p轨道各有两个，形成4个杂化轨道。硅和碳处于同主族，和碳的杂化方式类似，为sp3杂化；因为硅晶体中一个硅原子连接4个硅原子，其中每两个硅原子共享一个共价键，所以每个硅原子实际连有两个共价键，则1mol晶体硅中含有2molSi—Si键；反应掉1mol硅，需要断裂2mol的Si-Si，生成1mol的SiO2形成4mol的Si-O键，晶体硅在氧气中燃烧的焓变为：ΔH＝+176 kJ·mol－1×2+498.8 kJ·mol－1- 460kJ·mol－1×4= kJ·mol－1＝－989.2 kJ·mol－1，晶体硅在氧气中燃烧的热化学方程式为Si(s)＋O2(g)=SiO2(s)ΔH＝－989.2 kJ·mol－1（2）A、硅是固体，从安全角度考虑，不必考虑泄露的问题，便于运输、贮存，选项A正确；B、硅元素在自然界中的含量居第二位，来源丰富，选项B正确；C、硅燃烧，生成的二氧化硅是固体，选项C正确；D、理论上，制备硅不需要催化剂，选项D错误。答案选D。(3)n(HCl)=n(NaOH)= 0.1L×2mol·L－1=0.2mol，则反应过程中吸收的热量为Q=nΔH＝0.2mol×240.4kJ·mol－1=12.02kJ。