Question

8．倍半硅氧烷在液晶顯示、塑料阻燃、生物醫(yī)用等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，氫基倍半硅氧烷的分子結(jié)構(gòu)如圖A所示，其加熱分解產(chǎn)物中SiO₂的晶胞結(jié)構(gòu)如圖B所示，回答下列問題：

（1）基態(tài)Si原子的最外層電子排布式為3s²3p²，其中成對(duì)電子之間的主要區(qū)別是自旋方向相反
（2）圖A分子中H的化合價(jià)為-1，Si原子采用sp³雜化，形成的極性共價(jià)鍵類型為σ鍵；鍵的極性Si-H鍵＜Si-O（填空“＞”、“＜”、“=”）
（3）圖A分子結(jié)構(gòu)中，一個(gè)硅原子被3個(gè)八元環(huán)共有，硅的配位數(shù)為4，該分子的分子式為Si₈H₈O₁₂
（4）氫基倍半硅氧烷為分子晶體，SiO₂為原子晶體；
（5）每個(gè)SiO₂晶胞含有Si原子的個(gè)數(shù)為8；已知SiO₂晶體為面心立體結(jié)構(gòu)，晶胞參為anm，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則SiO₂晶體的密度為$\frac{480}{{N}_{A}（a×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律分析；根據(jù)泡利原理成對(duì)電子自旋方向相反；
（2）根據(jù)分子的組成判斷形成的δ鍵數(shù)目以及孤電子對(duì)數(shù)目，以此判斷雜化類型；兩種元素非金屬性差距越大極性越大；
（3）A分子結(jié)構(gòu)中Si原子位于頂點(diǎn)，被3個(gè)面所共有，每個(gè)面含有8個(gè)原子；A為分子結(jié)構(gòu)式，所有原子均為一個(gè)分子共有；
（4）圖A所示為氫基倍半硅氧烷的分子結(jié)構(gòu)，則氫基倍半硅氧烷形成分子晶體，SiO₂為原子晶體；
（5）SiO₂晶體為面心立體結(jié)構(gòu)，根據(jù)晶胞的均攤法計(jì)算原子個(gè)數(shù)，根據(jù)晶胞中$ρ=\frac{m}{V}$計(jì)算．

解答 解：（1）硅原子核外有14個(gè)電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律知，每個(gè)電子層上最多排2n²個(gè)電子，但最外層不大于8個(gè)電子，s能級(jí)上最多排2個(gè)電子，p能級(jí)上最多排6個(gè)電子，所以硅原子的最外層電子排布式為3s²3p²；根據(jù)泡利原理成對(duì)電子自旋方向相反，
故答案為：3s²3p²；自旋方向相反；
（2）A分子中O原子顯-2價(jià)，則Si顯+4價(jià)，H顯-1價(jià)；Si原子與O原子、O原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，即含有4個(gè)σ電子對(duì)，硅原子無孤對(duì)電子，所以Si原子采用的雜化類型為sp³雜化；兩種元素非金屬性差距越大極性越大，Si-O之間的非金屬性之差大于Si-H之間的非金屬性之差，所以Si-O鍵的極性強(qiáng)于Si-H鍵的極性，
故答案為：-1；sp³σ鍵；＜；
（3）A分子結(jié)構(gòu)中Si原子位于頂點(diǎn)，被3個(gè)面所共有，每個(gè)面含有4個(gè)O原子和4個(gè)Si原子，共8個(gè)原子，硅的配位數(shù)為4；A為分子結(jié)構(gòu)式，所有原子均為一個(gè)分子共有，分子中含有8個(gè)Si原子，8個(gè)H原子和12個(gè)O原子，故分子的分子式為Si₈H₈O₁₂，
故答案為：八；4；Si₈H₈O₁₂；
（4）圖A所示為氫基倍半硅氧烷的分子結(jié)構(gòu)，所以則氫基倍半硅氧烷形成的晶體類型為分子晶體，而SiO₂為原子晶體，
故答案為：分子；原子；
（5）SiO₂晶體為面心立體結(jié)構(gòu)，每個(gè)SiO₂晶胞含有Si原子的個(gè)數(shù)為8×$\frac{1}{8}+6×\frac{1}{6}+4$=8，一個(gè)晶胞含有8個(gè)“SiO₂”結(jié)構(gòu)，所以一個(gè)晶胞的質(zhì)量為$\frac{60×8}{{N}_{A}}$=$\frac{480}{{N}_{A}}$，晶胞邊長為anm，故SiO₂晶體的密度$ρ=\frac{m}{V}=\frac{480}{{N}_{A}（a×1{0}^{-7}）^{3}}$．故答案為：8；$\frac{480}{{N}_{A}（a×1{0}^{-7}）^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了晶胞的計(jì)算、原子軌道雜化方式及雜化類型判斷以及原子核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，難度中等．