Question

2018年第26届国际计量大会(CGPM)对国际单位制进行了修改，将阿伏加德常数变为了精确数值，用原子来定义千克。研究者们使用激光测量“硅球"球体点阵中一个晶格单位的长度和硅原子的平均直径，从而确定一定 质量的纯硅球体中准确的原子数。

(1)基态硅原子的核外电子排布式是_____________________。基态的气态原子失去一个电子形成气态一价正离子时所需能量称为元素的第一电离能(I₁)，元素气态一价正离子失去一个电子形成气态二价正离子时所需能量称为元素的第二电离能(I₂)，…… .以此类推。下列电离能比值最大的是_____________

A.           B.          C.        D.

(2)晶体硅具有金刚石型结构，其中硅原子的杂化方式是_______，晶体硅中硅原子与σ键的数目比是___________。

(3)组成为Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂·nH₂O的铝硅酸盐是一种常见的分子筛。O、Al、Si 电负性

由小到大的顺序是___________________。

(4)硅与碳是同主族元素，碳原子与碳原子之间可以形成单键、双键和三键，但硅原子之间却不容易形成双键和三键，原因是________________________。

(5)硅晶胞结构如图所示，则晶胞中含有___个硅原子。 硅晶体的密度为ρ gcm^—3，硅的摩尔质量为 M g·mol^-1, 经测定，晶胞边长为a pm，则阿伏加德罗常数可表示为:N_A=__mol^—1。

Answer

1s22s22p63s23p2 D sp3杂化 1:2 Al＜Si＜O 硅原子半径较大，形成的σ键的键长较长，难以形成π键 8

【解析】

（1）硅是14号元素，根据原子核外电子排布规律可以写出电子排布式；硅原子最外层有4个电子，硅的I1、I2、I3、I4相差不多，而I4比I5小很多，则最大；

（2）晶体硅具有金刚石型结构，每个硅原子连有4个硅原子，硅原子的配位数为4，则硅原子的杂化方式是sp3杂化；结合硅晶体的结构分析硅原子与σ键的个数比；

（3）非金属元素的电负性大于金属元素，非金属性越强，电负性越大；

（4）因为硅原子半径比碳原子半径要大，硅原子之间形成σ键后，原子间的距离比较大，p电子云之间进行难以进行“肩并肩”重叠或重叠程度小，所以难以形成稳定的双键及三键；

（5）根据均摊法计算晶胞中Si原子的个数，根据m=ρV列方程进行计算。

（1）硅是14号元素，根据原子核外电子排布规律可以写出电子排布式为：1s22s22p63s23p2；硅原子最外层有4个电子，硅的I1、I2、I3、I4相差不多，而I4比I5小很多，则最大，故答案为：1s22s22p63s23p2；D；

(2)晶体硅具有金刚石型结构，每个硅原子连有4个硅原子，硅原子的配位数为4，则硅原子的杂化方式是sp3杂化；晶体中，每个Si原子与4个Si原子形成σ键，每一个共价键中Si的贡献为一半，则平均1个Si原子形成2个σ键，则晶体硅中硅原子与σ键的个数比为1：2，故答案为：sp3杂化；1:2；

（3）非金属元素的电负性大于金属元素，非金属性越强，电负性越大，则O、Al、Si 电负性由小到大的顺序是Al＜Si＜O，故答案为：Al＜Si＜O；

（4）因为硅原子半径比碳原子半径要大，硅原子之间形成σ键后，原子间的距离比较大，p电子云之间进行难以进行“肩并肩”重叠或重叠程度小，所以难以形成稳定的双键及三键，故答案为：硅原子半径较大，形成的σ键的键长较长，难以形成π键；

（5）由图可知，晶胞中Si原子的个数为8×+6×+4×1=8；由质量关系可得：mol×Mg/mol=(a×10—10cm)3×ρ g/cm，解得NA=mol—1，故答案为：8；。