Question

硅及其化合物有许多用途，回答下列问题：

(1)基态Si原子价层电子的排布图（轨道表达式）为_________，含有长硅链的化合物不是氢化物，而是氯化物。主要原因是F比H多了一种形状的原子轨道，该原子轨道的形状为___________。

(2)SiF₄分子的立体构型为_______形，SiCl₄的熔、沸点均高于SiF₄，主要原因是________________。

(3)SiF₄可KF反应得K₂SiF₆晶体，该晶体可用于制取高纯硅，K₂SiF₆晶体中微观粒子之间的作用力有______。

a.离子键        b.共价键        c.配位键        d.分子间作用力        e.氢键

(4)H₄SiO₄的结构简式如图(1)，中心原子Si的轨道杂化类型为_________，H₄SiO₄在常温下能稳定存在，但H₄CO₄不能，会迅速脱水生成H₂CO₃，最终生成CO₂，主要原因是___________。

(5)硅的晶胞结构如图(2)所示，若该立方晶胞的边长为a nm，阿伏伽德罗常数的数值为N_A，则距离最近的两个硅原子间的距离为_____nm，晶体硅密度的计算表达式为_____g/cm³。

Answer

哑铃形 正四面体 SiCl4的的相对分子质量大于SiF4，分子间作用力更大 abc sp3杂化 Si的原子半径大于C

【解析】

(1)根据构造原理结合洪特规则书写Si的轨道表达式；结合F、H原子核外电子排布式及各个轨道电子云的空间形状判断；

(2)根据价层电子对数判断空间形状；根据分子间作用力与相对分子质量的关系分析比较；

(3) K2SiF6晶体为离子晶体，结合离子的结构分析；

(4)H4SiO4中的Si原子最外层电子排布为3s23p2，全形成共价键，为sp3杂化；同一主族的元素形成化合物结构相似，但原子半径大小不同，从二者的不同分析；

(5)最近的两个Si原子处于晶胞对角线的处；用均摊法计算一个晶胞中含有的Si的原子个数，然后利用密度公式计算密度大小。

(1)Si是14号元素，根据构造原理可知其其核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，结合洪特规则可知Si原子的价层电子的排布图为；F是9号元素，核外电子排布式为：1s22s22p5；H核外只有1个电子，电子排布式为1s1，可见二者的区别在于F原子核外有p电子，p轨道为哑铃形；

(2) SiF4分子中的中心原子Si的价层电子对数为4，所以其立体构型为正四面体；SiCl4的熔、沸点均高于SiF4，主要原因是二者都是分子晶体，结构相似，对于结构相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力就越大，克服分子间作用力使物质熔化、气化需要的能量更多，物质的熔沸点就越高。由于SiCl4的的相对分子质量于SiF4，分子间作用力更大；

(3) K2SiF6晶体为离子晶体，阳离子K+与阴离子SiF62-通过离子键结合，在阴离子SiF62-中中心原子Si原子与6个F形成共价键，其中2个为配位键，因此含有的作用力为离子键、共价键、配位键，合理选项是abc；

(4)H4SiO4中的Si原子最外层电子排布为3s23p2，全形成共价键，为sp3杂化；C、S都是第IVA的元素，原子最外层都有4个电子，但Si原子可组成H4SiO4，而C元素只能形成H2CO3，是由于Si的原子半径大于C，电子对的排斥力小，而C原子的成键电子对排斥力强；

(5)晶胞参数为a nm，晶胞的对角线为，晶胞中最近的两个Si原子处于晶胞对角线的处，因此距离最近的两个硅原子间的距离为；

在一个晶胞中含有的Si原子个数为×8+×6+4=8，则晶胞的密度ρ==g/cm3。