Question

【題目】氮化硅是一種重要的結構陶瓷材料，具有優良性能。

(1)基態氮原子的電子排布式為___________，基態硅原子未成對電子數是___________，碳、氮硅的電負性由大到小的順序是___________。

(2)碳熱還原法制氮化硅是在氮氣中用碳還原SiO2，寫出該反應的化學方程式：______________________。氮化硅一般不與酸反應，但能與氫氟酸反應，寫出氮化硅與過量氫氟酸反應的化學方程式：______________________。

(3)三氯硅烷( SiHCl3)也可用于制備氮化硅，三氯硅烷分子的空間構型為___________，其分子中硅原子的雜化軌道類型為___________。

(4)氮化硅與碳化硅、氮化硼等作用可產生結合材料，改善性能。氮化硅、碳化硅的化學性質都很穩定，其原因是_________________________________。

(5)碳化硅立方晶系晶胞如圖所示。C－Si－C鍵的夾角是___________，其晶體類型是___________，若立方晶系的碳化硅密度為ρg·cm－3，NA表示阿伏加德羅常數的值，則晶胞的棱長為___________。

Answer 1

【答案】1s22s22p3 2 N>C>Si 6C+2N2+3SiO2=Si3N4+CO Si3N4+16HF=3SiF4+4NH4F 四面體形 sp3雜化 晶體中原子之間形成共價鍵,鍵能大,鍵牢固 109°28 原子晶體 cm

【解析】

(1)N原子核外電子數為7,由能量最低原理可以知道核外電子排布式為1s22s22p3, 基態硅原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2,不成對電子數目為2；同周期自左而右電負性增大,同主族自上而下電負性減小,故電負性N>C>Si,因此，本題答案是: 1s22s22p3;2; N>C>Si。
(2)碳熱還原法制氮化硅是在氮氣中用碳還原SiO2,反應生成Si3N4、CO,化學方程式為6C+2N2+3SiO2=Si3N4+CO。氮化硅一般不與酸反應,但能與氫氟酸反應,反應生成SiF4與NH4F,反應方程式為: Si3N4+16HF=3SiF4+4NH4F,因此，本題答案是: 6C+2N2+3SiO2=Si3N4+CO； Si3N4+16HF=3SiF4+4NH4F

(3)三氯化硅烷(SiHCl3)分子中Si原子形成4個鍵,沒有孤對電子,三氯硅烷分子的空間構型為四面體形,雜化軌道數目為4,Si原子采取sp3雜化,因此，答案是:四面體形; sp3雜化;
(4)氮化硅、碳化硅晶體中原子之間形成共價鍵,鍵能大,鍵牢固,化學性質穩定,因此，本題答案是:晶體中原子之間形成共價鍵,鍵能大,鍵牢固;
(5)碳化硅立方晶系晶胞中,體內Si原子與周圍的4個C原子形成正四面體結構, C－Si－C鍵的夾角是109°28;原子之間形成共價鍵,向空間延伸的立體網狀結構,屬于原子晶體;晶胞中Si原子數目為4、C原子數目為81/8+61/2=4,則晶胞質量為4(28+12)/NA;碳化硅密度為ρg·cm－3,則晶胞棱長,因此，本題正確答案是: 109°28;原子晶體;cm