【題目】硅是重要的半導體材料,構成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎;卮鹣铝袉栴}:
(1)基態(tài)Si原子中,電子占據的最高能層符號________________ ,該能層具有的原子軌道數為________________、電子數為________________。
(2)硅主要以硅酸鹽、________________等化合物的形式存在于地殼中。
(3)單質硅存在與金剛石結構類似的晶體,其中原子與原子之間以________________相結合,其晶胞中共有8個原子,其中在面心位置貢獻________________個原子。
(4)單質硅可通過甲硅烷(SiH4) 分解反應來制備。工業(yè)上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介質中反應制得SiH4,該反應的化學方程式為________________。
(5)碳和硅的有關化學鍵鍵能如下所示,簡要分析和解釋下列有關事實:
硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類和數量上都遠不如烷烴多,原因是___________。SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是 ________________。
(6)在硅酸鹽中,SiO44+四面體(如下圖(a))通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網狀四大類結構型式。圖(b)為一種無限長單鏈結構的多硅酸根;其中Si原子的雜化形式為________________。Si與O的原子數之比為 ________________ 化學式為________.
【答案】M 9 4 二氧化硅 共價鍵 3 Mg2Si + 4NH4Cl = SiH4+ 4NH3+ 2MgCl2 C—C鍵和C—H鍵較強,所形成的烷烴穩(wěn)定。而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低,易斷裂,導致長鏈硅烷難以生成 C—H鍵的鍵能大于C—O鍵,C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定。而Si—H鍵的鍵能卻遠小于Si—O鍵,所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si—O鍵 sp3 1∶3 [SiO3] n2n-(或SiO32-)
【解析】
試題
(1)硅原子核外有14個電子,其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2 ,對應能層分別別為K、
L、M,其中能量最高的是最外層M層,該能層有s、p、d三個能級,s能級有1個軌道,p能級
有3個軌道,d能級有5個軌道,所以共有9個原子軌道,硅原子的M能層有4個電子(3s23p2)。
故答案為:M;9;4;
(2)硅元素在自然界中主要以化合態(tài)(二氧化硅和硅酸鹽)形式存在。
故答案為:二氧化硅;
(3)硅晶體和金剛石晶體類似都屬于原子晶體,硅原子之間以共價鍵結合;硅晶胞中每個頂點上有1
個Si、面心是有1個Si、在晶胞內部含有4個Si原子,利用均攤法知,面心提供的硅原子個數
=6×=3。
故答案為:共價鍵;3;
(4)Mg2Si和NH4Cl在液氨介質中反應制得SiH4、NH3和MgCl2,方程式為:Mg2Si+4NH4Cl= SiH4+
4NH3+2MgCl2。
故答案為:Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2;
(5)①烷烴中的C-C鍵和C-H鍵大于硅烷中的Si-Si鍵和Si-H鍵的鍵能,所以硅烷中Si-Si鍵和Si-H
鍵的鍵能易斷裂,導致長鏈硅烷難以生成。
故答案為:C-C鍵和C-H鍵較強,所形成的烷烴穩(wěn)定,而硅烷中Si-Si鍵和Si-H鍵的鍵能較低,易斷裂,導致長鏈硅烷難以生成;
②鍵能越大、物質就越穩(wěn)定,C-H鍵的鍵能大于C-O鍵,故C-H鍵比C-O鍵穩(wěn)定,而Si-H鍵的
鍵能遠小于Si-O鍵,所以Si-H鍵不穩(wěn)定而傾向與形成穩(wěn)定性更強的Si-O鍵。
故答案為:C-H鍵的鍵能大于C-O鍵,C-H鍵比C-O鍵穩(wěn)定,而Si-H鍵的鍵能卻遠小于Si-O鍵,所以Si-H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si-O鍵;
(6)硅酸鹽中的硅酸根(SiO44-)為正四面體結構,所以中心原子Si原子采取了sp3雜化方式;根據圖
(b)可以看出,每個結構單元中都有兩個氧原子被兩個單元共用,所以每個結構單元中相當于含
有1個硅原子、3個氧原子,Si與O的原子數之比為1:3,化學式為SiO32-(或表示為(SiO)n2n-)。
故答案為:sp3;1:3;SiO32-(或表示為(SiO)n2n-)。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某恒定溫度下,在一個2 L的密閉容器中,加入4 mol A和2 mol B進行如下反應:3A(g)+2B(g) 4C(?)+2D(?),“?”代表狀態(tài)未定。反應一段時間后達到平衡,測得生成1. 6 mol C,且反應前后壓強之比為5∶4,則下列說法正確的是
A. 該反應的化學平衡常數表達式是K= c4(C).c2(D)/[c3(A).c2(B)]
B. 此時B的平衡轉化率是35%
C. 增大該體系的壓強,平衡向右移動,化學平衡常數增大
D. 平衡后再增加1mol C,B的平衡轉化率不變
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】C,Si、B,N、Cl在工業(yè)生產中具有重要的應用,試回答下列問題:
(1)碳納米管有單層或多層石墨層卷曲而成,其結構類似于石墨晶體,每個碳原子通過________雜化與周圍碳原子成鍵,多層碳納米管的層與層之間靠________結合在一起。
(2)現(xiàn)在新開發(fā)出一種具有和“龍芯”主要成分一樣的六角形籠狀結構單質Si12,它可能在未來的量子計算機中是一種理想的貯存信息的材料,根據圖示推斷這種六角形籠狀結構:Si12是____晶體,它與單晶硅互稱為________。
(3)SiC晶體結構與金剛石相似,碳化硅的結構與金剛石類似,其硬度僅次于金剛石,具有較強的耐磨性能。其中C原子的雜化方式為____________,微粒間存在的作用力是_____________,每個Si原子周圍距離最近的C原子為______個,其鍵角為_________。設晶胞邊長為a cm,密度為b g·cm-3,則阿伏加德羅常數可表示為____________________(用含A,b的式子表示)。
(4)氮化硼(BN)是一種重要的功能陶瓷材料,以天然硼砂為起始物,經過一系列反應可以得到BN。由于BN與CC屬于等電子體物質,其結構和性質有很大的相似性。
①BN有兩種晶體,對BN兩種晶體的描述中不正確的是______ 。
A.其中一種晶體可用作耐磨材料
B.其中一種晶體可用作潤滑材料
C.其中一種晶體鍵角為90°
D.其中一種晶體中存在六元環(huán)
②在與石墨結構相似的六方氮化硼晶體中,層內B原子與N原子之間的作用力為________,層間作用力為__________。B原子和N原子的雜化類型分別是________、__________。
③六方氮化硼在高溫高壓下,可以轉化為立方氮化硼,其結構與金剛石相似,硬度與金剛石相當,晶胞邊長為a cm,立方氮化硼晶胞中含有____個氮原子、_____個硼原子,晶胞頂點上的原子的配位數為______,立方氮化硼的密度是_________g·cm-3(阿伏加德羅常數為NA)。
④立方氮化硼比晶體硅具有更高硬度和耐熱性的原因是_____________________________。
(5)已知氮化碳晶體是新發(fā)現(xiàn)的高硬度材料,且構成該晶體的微粒間只以單鍵結合。下列關于該晶體的說法錯誤的是____________。
A.氮化碳屬于原子晶體,比金剛石中的硬度更大
B.該晶體中每個碳原子與4個氮原子相連,每個氮原子與3個碳原子相連,氮化碳的化學式為C3N4
C.該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子結構
D.該晶體與金剛石相似,都是原子間以非極性鍵形成空間網狀結構
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】a,b,c,d為四種由短周期元素構成的中性粒子,它們都有14個電子,且除a外都是共價型分子;卮鹣铝袉栴}:
(1)a是單核粒子,a單質可用作半導體材料,a原子核外電子排布式為______________。
(2)b是雙核化合物,常溫下為無色無味氣體。b的化學式為________。人一旦吸入b氣體后,就易引起中毒,是因為__________而中毒。
(3)c是雙核單質,寫出其電子式____________。c分子中所含共價鍵的類型為_______(填“極性鍵”或“非極性鍵”)。c單質常溫下性質穩(wěn)定,不易起反應,原因是________________________。
(4)d是四核化合物,其結構式為______________;d分子內所含共價鍵有________個σ鍵,________個π鍵;σ鍵與π鍵的強度大小關系為σ___π(填“>”、“<”或“=”),原因是:__________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】乙烯是重要的化工原料。用CO2催化加氫可制取乙烯:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH<0
(1)若該反應體系的能量隨反應過程變化關系如圖所示,則該反應的ΔH=_________kJ·mol1。(用含a、b的式子表示)
(2)幾種化學鍵的鍵能如表所示,實驗測得上述反應的ΔH= 152 kJ·mol1,則表中的x=___________。
化學鍵 | C=O | H-H | C=C | C-H | O-H |
鍵能/(kJ·mol-1) | 803 | 436 | x | 414 | 463 |
(3)向1 L恒容密閉容器中通入1 mol CO2和n mol H2,在一定條件下發(fā)生上述反應,測得CO2的轉化率α(CO2)與反應溫度、投料比X[ n(H2)/n(CO2 )]的關系如圖所示。
①X1_________(填“>”、“<”或“=”,下同)X2;
②平衡常數KA_______KB,KB________KC;
③若B點時X=3,則平衡常數KB=_____________(代入數據列出算式即可);
④下列措施能同時滿足增大反應速率和提高CO2轉化率的是(__________)
a.升高溫度 b.加入催化劑 c.增大投料比X d.將產物從反應體系中分離出來
(4)以稀硫酸為電解質溶液,利用太陽能電池將CO2轉化為乙烯的工作原理如圖所示。則N極上的電極反應式為:_______________;該電解池中所發(fā)生的總反應的化學方程式為:__________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】丙烷脫氫是工業(yè)生產丙烯的重要途徑,其熱化學方程式為:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) ΔH。請回答下列相關問題。
(1)下表為部分鍵能數據,據此可算出△H=_________kJ/mol。
化學鍵 | C—C | C=C | C—H | H—H |
鍵能(kJ/mol) | 332 | 611 | 414 | 436 |
(2)一定溫度下,向2L的密閉容器中充入2molC3H8發(fā)生脫氫反應,經過10min達到平衡狀態(tài),測得平衡時氣體壓強是開始的1.4倍。
①0~10 min內氫氣的生成速率v(H2)=__________,C3H8的平衡轉化率為_________。
②下列情況能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是___________。
A.混合氣體的平均分子量保持不變
B. C3H6與H2的物質的量之比保持不變
C.混合氣體的密度保持不變
D. C3H8的分解速率與C3H6的消耗速率相等
(3)脫氫反應分別在壓強為p1和p2時發(fā)生,丙烷及丙烯的平衡物質的量分數隨溫度變化如圖所示。
①壓強:p1______p2(填“>”或“<”)。
②為了同時提高反應速率和反應物的平衡轉化率,可采取的措施是__________。
③若p1=0.1 MPa,起始時充入丙烷發(fā)生反應,則Q點對應溫度下,反應的平衡常數Kp_____(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數)。
④在恒溫、恒壓的密閉容器中充入丙烷和氬氣發(fā)生脫氫反應,起始n(氬氣)/n(丙烷)越大,丙烷的平衡轉化率越大,其原因是___________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】三乙酸錳可作單電子氧化劑,用如下反應可以制取三乙酸錳:
4Mn(NO3)2·6H2O+26(CH3CO)2O=4(CH3COO)3Mn +8HNO2+ 3O2↑+40CH3COOH。
(1)基態(tài)錳原子的價層電子排布式為______,基態(tài)Mn3+含有的未成對電子數是______。
(2) CH3COOH中碳原子的雜化形式為________。
(3) NO3-的空間構型是________,與NO3-互為等電子體的分子的化學式為__________(任寫一種)。
(4) CH3COOH能與H2O以任意比互溶的原因是____________________。
(5)某種鎂鋁合金可作為儲鈉材料,該合金晶胞結構如圖所示,晶胞棱長為anm,該合金的化學式為_______,晶體中每個鎂原子周圍距離最近的鋁原子數目為_______,該晶體的密度為______g/cm3(阿伏伽德羅常數的數值用NA表示)。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】堿式碳酸鈷用作催化劑及制鈷鹽原料,陶瓷工業(yè)著色劑,電子、磁性材料的添加劑。利用以下裝置測定堿式碳酸鈷[Cox(OH)y(CO3)z·H2O]的化學組成。
已知:堿式碳酸鈷中鈷為+2價,受熱時可分解生成三種氧化物。請回答下列問題:
(1)選用以上裝置測定堿式碳酸鈷[Cox(OH)y(CO3)z·H2O]的化學組成,其正確的連接順序為a→b→____(按氣流方向,用小寫字母表示)。
(2)樣品分解完,打開活塞K,緩緩通入氮氣數分鐘,通入氮氣的目的是_______________。
(3)取堿式碳酸鈷樣品34.9 g,通過實驗測得分解生成的水和二氧化碳的質量分別為3.6 g、8.8 g,則該堿式碳酸鈷的化學式為______________________________。
(4)某興趣小組以含鈷廢料(含少量Fe、Al等雜質)制取CoCl2·6H2O的一種實驗設計流程如下:
已知:25 ℃時,部分陽離子以氫氧化物形成沉淀時,溶液的pH見下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 |
開始沉淀(pH) | 1.9 | 7.0 | 7.6 | 3.4 |
完全沉淀(pH) | 3.2 | 9.0 | 9.2 | 4.7 |
①操作Ⅰ用到的玻璃儀器主要有___________、_____________、___________;
②加鹽酸調整pH為2~3的目的為____________________________________________;
③操作Ⅱ的過程為_______________、_______________、____________、洗滌、干燥。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】一種新型燃料電池,它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中,然后分別向兩極上通乙烷和氧氣,其電極反應式為:C2H6+18OH--14e- =2CO32-+12H2O,7H2O+O2+14e- =14OH-,有關此電池的推斷正確的是
A. 電解質溶液中電子向正極移動
B. 放電一段時間后,KOH的物質的量濃度不變
C. 通乙烷的電極為負極
D. 參加反應的O2和C2H6的物質的量之比為2:7
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