Question

【題目】碳元素以C—C鍵構(gòu)成了有機(jī)界，硅元素以鍵構(gòu)成了整個(gè)礦物界，鍺元素是重要的國家戰(zhàn)略資源。碳族元素組成了有機(jī)界、無機(jī)界和當(dāng)代工業(yè)�；卮鹣铝袉栴}：

(1)基態(tài)鍺()原子的核外電子排布式為 _____；分子空間構(gòu)型是__________。

(2)發(fā)生水解的機(jī)理如圖：

不能按照上述機(jī)理發(fā)生水解反應(yīng)，原因是____________________。

(3)金剛石熔點(diǎn)為4440℃，晶體硅熔點(diǎn)為1410℃，金剛石熔點(diǎn)比晶體硅高的原因是_______。

(4)C和經(jīng)常形成原子晶體，原子晶體的配位數(shù)普遍低于離子晶體，原因是_____。

(5)在硅酸鹽中，四面體[如圖(a)和(b)]通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結(jié)構(gòu)型式。圖(c)為片層狀結(jié)構(gòu)的多硅酸根，其中原子的雜化方式為______，化學(xué)式為_______。

(6)鋁硅酸鹽分子篩在化工領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)中價(jià)鋁部分地置換四面體結(jié)構(gòu)中價(jià)的硅。從結(jié)構(gòu)角度分析價(jià)鋁能夠置換價(jià)硅的原因是_________。

(7)石墨采取六方最密堆積方式，晶胞結(jié)構(gòu)如圖。晶胞參數(shù)為底邊長，高，阿伏加德羅常數(shù)為，則石墨晶體的密度為_______。

Answer 1

【答案】 正四面體 C沒有d軌道 結(jié)構(gòu)相似，C原子半徑小，C—C鍵能大 共價(jià)鍵有方向性和飽和性 雜化 或 Al和Si的粒子大小相近 或或

【解析】

(1)鍺和硅是同一主族元素，均為最外層電子數(shù)為4的主族元素，故基態(tài)鍺()原子的核外電子排布式為；利用等電子體原理可知和CCl4互為等電子體，故分子空間構(gòu)型是正四面體，故答案為： 正四面體；

(2)根據(jù)發(fā)生水解的機(jī)理圖可知，過程中由于Si原子上的3d空軌道中接受了H2O中O原子上的孤對(duì)電子，從而發(fā)生水解反應(yīng)，而C原子只有兩個(gè)電子層，L層上沒有d軌道，故不能接受孤對(duì)電子，無法水解，故答案為：C沒有d軌道；

(3)金剛石和晶體硅均為原子晶體，其熔點(diǎn)高低主要取決于其中共價(jià)鍵的鍵能大小，由于C原子半徑比Si原子的小，故C-C的鍵長小于Si-Si的鍵長，一般共價(jià)鍵的鍵長越短，鍵能越大，故金剛石熔點(diǎn)比晶體硅高的原因是結(jié)構(gòu)相似，C原子半徑小，C—C鍵能大，故答案為：結(jié)構(gòu)相似，C原子半徑小，C—C鍵能大；

(4)C和經(jīng)常形成原子晶體，原子晶體是通過共價(jià)鍵結(jié)合的，由于共價(jià)鍵有方向性和飽和性，決定了原子晶體周圍的原子個(gè)數(shù)受到一定的限制，離子晶體則是通過陰、陽離子之間的離子鍵結(jié)合的，離子鍵沒有方向性和飽和性，使得離子晶體的配位數(shù)增多，故答案為：共價(jià)鍵有方向性和飽和性；

(5)硅酸鹽中的硅酸根()為正四面體結(jié)構(gòu)，所以中心原子Si原子采取了sp3雜化方式；圖（c）為一種無限長層狀結(jié)構(gòu)的多硅酸根，圖（b）中一個(gè)四面體結(jié)構(gòu)單元中其中有3個(gè)氧原子的貢獻(xiàn)率為，四面體結(jié)構(gòu)單元含有1個(gè)硅、氧原子數(shù)目=1+3×=2.5，Si、O原子數(shù)目之比為1：2.5=2：5，故化學(xué)式為或者，故答案為：sp3 或者；

(6)鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)中價(jià)鋁部分地置換四面體結(jié)構(gòu)中價(jià)的硅，首先考慮原子的大小，原子大小相差太大，根本放不進(jìn)去，而Al的半徑雖然比Si的半徑大一些，但還是很接近的，故價(jià)鋁能夠置換價(jià)硅的原因是Al和Si的粒子大小相近，故答案為：Al和Si的粒子大小相近；

(7)由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，1個(gè)晶胞中含有的C原子數(shù)目為個(gè)，晶胞參數(shù)為底邊長，高，由于晶胞的底面是一個(gè)棱形，故一個(gè)晶胞的體積為：V=a2b cm3，阿伏加德羅常數(shù)為，則石墨晶體的密度為 ，或者進(jìn)一步化簡為：或，故答案為：或或。