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    [化学-选修3：物质结构与性质]
    硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础．请回答下列问题：
    （1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为
    M
    M
    ，该能层具有的原子轨道数为
    9
    9
    、电子数为
    4
    4
    ．
    （2）硅主要以硅酸盐、
    二氧化硅
    二氧化硅
    等化合物的形式存在于地壳中．
    （3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以
    共价键
    共价键
    相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献
    3
    3
    个原子．
    （4）单质硅可通过甲硅烷（SiH4）分解反应来制备．工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为
    Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2
    Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2
    ．
    （5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：
    化学键 C-C C-H C-O Si-Si Si-H Si-O
    键能/（kJ?mol-1） 356 413 336 226 318 452
    ①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是
    C-C键和C-H键较强，所形成的烷烃稳定．而硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成．
    C-C键和C-H键较强，所形成的烷烃稳定．而硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成．
    ．
    ②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是
    C-H键的键能大于C-O键，C-H键比C-O键稳定．而Si-H键的键能却远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键
    C-H键的键能大于C-O键，C-H键比C-O键稳定．而Si-H键的键能却远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键
    ．
    （6）在硅酸盐中，SiO
     
    4-
    4
    四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式．图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为
    sp3
    sp3
    ，Si与O的原子数之比为
    1：3
    1：3
    ，化学式为
    SiO32-
    SiO32-
    ．
    分析：（1）硅原子核外有14个电子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2 ，对应能层分别别为K、L、M，其中能量最高的是最外层M层，该能层有s、p、d三个能级，s能级有1个轨道，p能级有3个轨道，d能级有5个轨道，所以共有9个原子轨道，硅原子的M能层有4个电子（3s23p2）；
    （2）硅元素在自然界中主要以化合态（二氧化硅和硅酸盐）形式存在；
    （3）硅晶体和金刚石晶体类似都属于原子晶体，硅原子之间以共价键结合．在金刚石晶体的晶胞中，每个面心有一个碳原子（晶体硅类似结构），则面心位置贡献的原子为 6×
    1
    2
    =3个；
    （4）Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4、NH3和MgCl2；
    （5）①烷烃中的C-C键和C-H键大于硅烷中的Si-Si键和Si-H键的键能；
    ②键能越大、物质就越稳定，C-H键的键能大于C-O键，故C-H键比C-O键稳定，而Si-H键的键能远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向与形成稳定性更强的Si-O键；
    （6）硅酸盐中的硅酸根（SiO
     
    4-
    4
     ）为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；根据图（b）的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子，化学式为SiO32-；
    解答：解：（1）硅原子核外有14个电子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2 ，对应能层分别别为K、L、M，其中能量最高的是最外层M层，该能层有s、p、d三个能级，s能级有1个轨道，p能级有3个轨道，d能级有5个轨道，所以共有9个原子轨道，硅原子的M能层有4个电子（3s23p2）；
    故答案为：M；9；4；
    （2）硅元素在自然界中主要以化合态（二氧化硅和硅酸盐）形式存在，
    故答案为：二氧化硅
    （3）硅晶体和金刚石晶体类似都属于原子晶体，硅原子之间以共价键结合．在金刚石晶体的晶胞中，每个面心有一个碳原子（晶体硅类似结构），则面心位置贡献的原子为 6×
    1
    2
    =3个；
    故答案为：共价键；3；
    （4）Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4、NH3和MgCl2，方程式为：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2，故答案为：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2；
    （5）①烷烃中的C-C键和C-H键大于硅烷中的Si-Si键和Si-H键的键能，所以硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能易断裂，导致长链硅烷难以生成，
    故答案为：C-C键和C-H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成；
    ②键能越大、物质就越稳定，C-H键的键能大于C-O键，故C-H键比C-O键稳定，而Si-H键的键能远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向与形成稳定性更强的Si-O键；
    故答案：C-H键的键能大于C-O键，C-H键比C-O键稳定．而Si-H键的键能却远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键；
    （6）硅酸盐中的硅酸根（SiO
     
    4-
    4
     ）为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；
    故答案为：sp3 
    根据图（b）的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子，化学式为SiO32-；
    故答案为：1：3；SiO32-；
    点评：本题主要考查了基态原子的核外电子排布、晶体结构、化学方程式的书写、杂化轨道、化学键等知识，难度中等．
    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：

    （2012?许昌三模）[化学--选修3：物质结构与性质]砷（As）是一种重要的化学元素，其可形成多种用途广泛的化合物．
    （1）写出基态砷原子的电子排布式
    [Ar]3d104s24p3
    [Ar]3d104s24p3
    ；砷与溴的电负性相比，较大的是
    Br（或溴）
    Br（或溴）
    ．
    （2）砷（As）的氢化物与同族第二、三周期元素所形成的氢化物的稳定性由大到小的顺
    序为（用化学式表示）
    NH3＞PH3＞AsH3
    NH3＞PH3＞AsH3
    ；氢化物的沸点由高到低的顺序为（用化学式表示）
    NH3＞AsH3＞PH3
    NH3＞AsH3＞PH3
    ．
    （3）Na3AsO4可作杀虫剂．AsO
     
    3-
    4
    的空间构型为
    正四面体形
    正四面体形
    ．As原子采取
    sp3
    sp3
    杂化．
    （4）某砷的氧化物俗称“砒霜”，其分子结构如右图所示．该化合物的分子式为
    As4O6
    As4O6
    ．
    （5）GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与金刚石相似．GaAs晶胞中含有
    4
    4
    个砷原子．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    【化学--选修3：物质结构与性质】
    VA族的氮、磷、砷（As）等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含VA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途．请回答下列问题：
    （1）白磷单质的中P原子采用的轨道杂化方式是
    sp3
    sp3
    ；
    （2）原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为
    N＞P＞As
    N＞P＞As
    ；
    （3）As原子序数为
    33
    33
    ，其核外M层和N层电子的排布式为
    3s23p63d104s24p3
    3s23p63d104s24p3
    ；
    （4）NH3的沸点比PH3
    高
    高
    （填“高”或“低”），原因是
    NH3分子间存在较强的氢键，而PH3分子间仅有较弱的范德华力
    NH3分子间存在较强的氢键，而PH3分子间仅有较弱的范德华力
    ．
    PO43-离子的立体构型为
    正四面体
    正四面体
    ；
    （5）H3PO4的K1、K2、K3分别为7.6×10-3、6.3×10-8、4.4×10-13．硝酸完全电离，而亚硝酸K=5.1×10-4，请根据结构与性质的关系解释：
    ①H3PO4的K1远大于K2的原因
    第一步电离出的氢离子抑制第二步的电离
    第一步电离出的氢离子抑制第二步的电离
    ；
    ②硝酸比亚硝酸酸性强的原因
    硝酸中N呈+5价，N-O-H中O的电子更向N偏移，导致其越易电离出氢离子
    硝酸中N呈+5价，N-O-H中O的电子更向N偏移，导致其越易电离出氢离子
    ；
    （6）NiO晶体结构与NaCl晶体类似，其晶胞的棱长为a cm，则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为
    		2
    2
    a
    		2
    2
    a
    cm（用含有a的代数式表示）．
    在一定温度下NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”（如图），可以认为氧离子作密致单层排列，镍离子填充其中，列式并计算每平方米面积上分散的该晶体的质量为
    1.83×10-3
    1.83×10-3
    g （氧离子的半径为1.40×10-10m）

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    [化学--选修3：物质结构与性质]
    血红素中含有C、O、N、Fe五种元素．回答下列问题：
    精英家教网
    （1）C、N、O、H四种元素中电负性最小的是（填元素符合）
     
    ，写出基态Fe原子的核外电子排布式
     
    ．
    （2）如图所示为血红蛋白和肌红蛋白的活性部分--血红素的结构式．血红素中N原子的杂化方式有
     
    ，在如图的方框内用“→”标出Fe2+的配位键．
    （3）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO
     
     FeO（填“＜”或“＞”）；
    （4）N与H形成的化合物肼（N2H4）可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N2O4（l）+2N2H4（l）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1038.7kJ?mol-1
    若该反应中有4mol N-H键断裂，则形成的π键有
     
    mol．
    （5）根据等电子原理，写出CN-的电子式，1mol O22+中含有的π键数目为
     
    ．
    （6）铁有δ、γ、α三种同素异形体，γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为
     
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    [化学-选修3：物质结构与性质]原子序数小于36的A、B 两种元素，它们同周期且同族，B的原子序数比A大 1，B元素的常见价态为+2、+3 价．用 A、B 元素的化合物做了如下两个实验．
    实验Ⅰ A（OH）3
    盐酸
     棕黄色溶液（滴入KSCN溶液变红）
    实验Ⅱ B（OH）3
    盐酸
    产生气体（使湿润的KI淀粉试纸变蓝）
    回答下列问题：
    （1）A3+的价电子排布式是
     
    ；
    （2）B 元素位于元素周期表中第
     
    周期，
     
    第族；
    （3）实验Ⅱ中B（OH）3与盐酸反应的化学方程式为
     
    ；
    （4）ASO4?7H2O是一种淡绿色的晶体，其中SO42-立体构型是
     
    ，硫原子的杂化轨道类型是
     
    ；
    （5）单质B的晶体堆积方式为镁型（hcp），每个晶胞中含有B原子
     
    个；
    （6）A 的某种氧化物（AO）的晶体结构与 NaCl晶体相似，其密度为a g/cm3，晶胞的边长为
     
    cm （只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为 NA ）．

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