Question

【題目】工業上利用如下反應制取P4：2Ca(PO4)2 +6SiO2+10C6CaSiO3+P4+10CO

回答下列問題：

(1)基態硅原子的核外電子排布式為___。

(2)Si、P、S元素第一電離能大小關系為___。

(3)P4中P原子的雜化方式是___ ，P4的空間結構為___ ，鍵角∠PPP=___。

(4)與CO互為等電子的陰離子是___ (填化學式)。

(5)晶體硅與金剛石結構相似，下圖為晶體硅的晶胞結構。已知硅原子的半徑為r nm，晶體硅的密度是___g/cm3。

(6)硅的含氧化合物都以硅氧四面體(SiO4)作為基本結構單元，如圖a所示，可簡化為圖b。

硅、氧原子通過共用氧原子形成各種不同的硅酸根負離子，如圖c和圖d，圖c的化學式____________。在無限長鏈的硅酸根中硅氧原子之比為____。

硅、氧原子除可形成長鏈外，也可形成層狀和立體網狀結構。在立體網狀結構中，硅、氧原子數之比為____。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p2，或[Ne]3s23p2 P>S>Si或Si<S<P sp3 正四面體 60° CN－ Si2O76－ 1：3 1：2

【解析】

（1）Si位于第三周期IVA族，14號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p2，或[Ne]3s23p2；

（2）同周期從左向右第一電離能增大，但IIA>IIIA、VA>VIA，因此第一電離能大小順序是P>S>Si或Si<S<P；

（3）白磷的空間構型為正四面體形，即P原子的雜化方式是sp3，鍵角為60°；

（4）CO的價電子總數為10，原子數為2，因此N2、NO＋、CN－都與CO互為等電子體，陰離子是CN－；

（5）晶體硅與金剛石結構相似，體對角線的1/4=2r，即體對角線為8r，得出晶胞的邊長為×10－7cm，根據晶胞的結構，晶胞中含有Si原子個數為8，因此晶胞的質量為×28g，因此晶胞的密度為g/cm3；

（6）由圖可知，a圖的化學式為SiO44－，形成二聚硅酸根是兩個SiO44－通過共用1個O原子相連，可知圖c的化學式為Si2O76－；根據圖d結構，每個SiO44－與兩個SiO44－均共用1個O原子，Si、O原子個數比為1：(2＋2×1/2)=1：3；在立體網狀結構中，每個SiO44－與四個SiO44－均共用1個O原子，Si、O原子個數比為1：(4×1/2)=1：2。