Question

19．硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础．回答下列问题．
（1）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．
（2）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．
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．
（3）在硅酸盐中，SiO${\;}_{4}^{4-}$四面体[如图（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与O的原子数之比为1：3．

Answer 1

分析 （1）Mg₂Si和NH₄Cl在液氨介质中反应制得SiH₄、NH₃和MgCl₂；
（2）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；
（3）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SiO₃^2-．

解答 （1）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；
（2）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；
故答案为：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；
（3）根据图（b）的一个结构单元中含有1个硅、2+2×$\frac{1}{2}$=3个氧原子，化学式为SiO₃^2-，
故答案为：1：3．

点评 本题主要考查了晶体结构、计算，化学方程式的书写，化学键等知识，难度中等．