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）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号，该能层具有的原子轨道数为、电子数为．（2）硅主要以硅酸盐、

Question

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）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号___，该能层具有的原子轨道数为___、电子数为___．
（2）硅主要以硅酸盐、___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___相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献___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NH₄CI在液氨介质中反应制得SiH₄，该反应的化学方程式为___
（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）	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___．
②SiH₄的稳定性小于CH₄，更易生成氧化物，原因是___．
（6）在硅酸盐中，SiO₄4-四面体（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___．Si与O的原子数之比为___化学式为___．

Answer 1

（1）原子中，离原子核越远的电子层其能量越高，所以Si原子中M电子层能量最高；该原子中含有3个s轨道、6个p轨道，所以一共有9个轨道，电子数为4；
故答案为：M；9；4；
（2）硅属于亲氧元素，在自然界中不能以单质存在，主要以二氧化硅和硅酸盐存在，故答案为：二氧化硅；
（3）硅单质中硅硅之间以共价键结合，硅晶胞中每个顶点上有1个Si、面心是有1个Si、在晶胞内部含有4个Si原子，利用均摊法知，面心提供的硅原子个数=6×(1)/(2)=3，
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；
（6）根据图（b）的一个结构单元中含有1个硅、2+2×(1)/(2)=3个氧原子，化学式为SiO₃^2-，其中Si原子的杂化形式是sp3，
故答案为：sp3；1：3；SiO₃^2-．