Question

8．C和Si元素在化學中占有極其重要的地位：
（1）寫出Si的基態原子核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p²．從電負性角度分析，C、Si和O元素的非金屬活潑性由強至弱的順序為O＞C＞Si．
（2）碳納米管由單層或多層石墨層卷曲而成，其結構類似于石墨晶體，每個碳原子通過SP² 雜化與周圍碳原子成鍵，多層碳納米管的層與層之間靠分子間作用力（或范德華力）結合在一起．
（3）SiC的晶體結構與晶體硅的相似，其中C原子的雜化方式為sp³，微粒間存在的作用力是共價鍵．
（4）氧化物MO的電子總數與SiC的相等，則M為Mg（填元素符號），MO是優良的耐高溫材料，其晶體結構與NaCl晶體相似，MO的熔點比CaO的高，其原因是Mg²⁺半徑比Ca²⁺小，MgO晶格能大．

Answer 1

分析 （1）Si原子核外共14個電子，按照能量最低原則書寫電子排布式；元素周期表中主族元素越靠右、越靠上電負性越大，F的電負性最大（為4.0）；
（2）石墨是層狀結構的，每層每個C原子與周圍的三個碳原子成σ鍵，鍵角為120°（這些都是實驗數據得出的），根據價層電子對互斥理論分析，層層之間存在分子間作用力；
（3）晶體硅中一個硅原子周圍與4個硅原子相連，呈正四面體結構，所以雜化方式是sp³；非金屬原子之間形成的化學鍵為共價鍵；
（4）根據電子總數判斷M的原子序數，進而確定元素符號；從影響離子晶體熔沸點高低的因素分析二者熔沸點的高低．

解答 解：（1）Si是14號元素，Si原子核外共14個電子，按照能量最低原則電子先填入能量最低的1s軌道，填滿后再依次填入能量較高的軌道，其電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p²；從電負性的角度分析，O和C位于同一周期，非金屬性O強于C；C和Si為與同一主族，C的非金屬性強于Si，故由強到弱為O＞C＞Si，
故答案為；1s²2s²2p⁶3s²3p²； O＞C＞Si；
（2）石墨是層狀結構，每層中每個C原子與周圍的3個C原子成σ鍵，且含有一個π鍵，所以C原子雜化方式為sp²，鍵角為120°，層層之間存在分子間作用力，故答案為：sp²；分子間作用力（或范德華力）；
（3）因為晶體硅中一個硅原子周圍與4個硅原子相連，呈正四面體結構，所以SiC中Si和C原子均形成四個單鍵，故其為sp³雜化；非金屬原子之間形成的化學鍵全部是共價鍵，
故答案為：sp³；共價鍵；
（4）MO和SiC的電子總數相等，故含有的電子數為20，則M含有12個電子，即Mg；晶格能與所組成離子所帶電荷成正比，與離子半徑成反比，MgO與CaO的離子電荷數相同，Mg²⁺半徑比Ca²⁺小，MgO晶格能大，熔點高；
故答案為：Mg；Mg²⁺半徑比Ca²⁺小，MgO晶格能大．

點評 本題考查物質結構和性質，涉及電子排布式的書寫、電負性的大小比較、雜化軌道類型的判斷以及晶體熔點的比較，題目較為綜合，充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用能力．