Question

3．（1）通常人們把拆開1mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能．鍵能的大小可以衡量化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，也可用于估算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱（△H），化學(xué)反應(yīng)的△H等于反應(yīng)中斷裂舊化學(xué)鍵的鍵能之和與反應(yīng)中形成新化學(xué)鍵的鍵能之和的差．

化學(xué)鍵	Si-O	Si-Cl	H-H	H-Cl	Si-Si	Si-C
鍵能/kJ•mol-1	460	360	436	431	176	347

請(qǐng)回答下列問題：
①比較下列兩組物質(zhì)的熔點(diǎn)高低（填“＞”、“＜”或“=”）：SiC＞Si；SiCl₄＜SiO₂．
②如圖1立方體中心的“●”表示硅晶體中的一個(gè)原子，請(qǐng)?jiān)诹⒎襟w的頂點(diǎn)用“●”表示出與之緊鄰的硅原子．
③工業(yè)上高純硅可通過下列反應(yīng)制�。�
SiCl₄（g）+2H₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g），該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=+236kJ/mol．
（2）化合物Na₂O的晶胞如圖2．其中O^2-離子的配位數(shù)為8．該化合物與MgO相比，熔點(diǎn)較高的是MgO．（填化學(xué)式）
③已知該化合物的晶胞邊長為a pm，則該化合物的密度為$\frac{248}{a{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3（只要求列出算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為N_A）．

Answer 1

分析 （1）①物質(zhì)的熔點(diǎn)與晶體類型有關(guān)，原子晶體熔點(diǎn)大于分子晶體熔點(diǎn)；原子晶體中，晶體熔點(diǎn)與其鍵長成反比；
②硅晶體中，每個(gè)硅原子連接4個(gè)硅原子；
③化學(xué)反應(yīng)的△H等于反應(yīng)中斷裂舊化學(xué)鍵的鍵能之和與反應(yīng)中形成新化學(xué)鍵的鍵能之和的差；
（2）在晶胞結(jié)構(gòu)圖中，空心球數(shù)目為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，實(shí)心球數(shù)目為8，結(jié)合化合物Na₂O可知圖中實(shí)心球表示化合物Na⁺，空心球表示O^2-，以頂點(diǎn)空心球?yàn)槔�，周圍距離最近的實(shí)心球有8個(gè)；
Na₂O與MgO都是離子晶體，根據(jù)離子半徑與晶格能的關(guān)系可判斷熔點(diǎn)高低；
③根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$計(jì)算晶體的密度．

解答 解：（1）①碳化硅和硅都屬于原子晶體，硅硅鍵鍵長大于碳硅鍵，晶體類型的物質(zhì)中，物質(zhì)的熔點(diǎn)與鍵長成反比，所以碳化硅的熔點(diǎn)大于硅；
原子晶體熔點(diǎn)大于分子晶體，四氯化硅屬于分子晶體，二氧化硅屬于原子晶體，所以四氯化硅熔點(diǎn)小于二氧化硅，
故答案為：＞；＜；
②硅晶體中，每個(gè)硅原子連接4個(gè)硅原子，且連接的4個(gè)硅原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，所以該硅原子相鄰的硅原子表示為：，
故答案為：；
③該反應(yīng)中的焓變=4×360kJ•mol^-1+2×436kJ•mol^-1-2×176kJ•mol^-1-4×431kJ•mol^-1=+236kJ•mol^-1，故答案為：+236．
（2）在晶胞結(jié)構(gòu)圖中，空心球數(shù)目為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，實(shí)心球數(shù)目為8，結(jié)合化合物Na₂O可知圖中實(shí)心球表示化合物Na⁺，空心球表示O^2-，以頂點(diǎn)空心球?yàn)槔�，周圍距離最近的實(shí)心球有8個(gè)，所以O(shè)^2-離子的配位數(shù)為8；
Na₂O與MgO都是離子晶體，鈉離子半徑大于鎂離子，所以氧化鎂的晶格能大于氧化鈉，所以MgO根據(jù)的熔點(diǎn)高于Na₂O，
故答案為：8；MgO；
③根據(jù)（1）中的計(jì)算可知，每個(gè)晶胞中含有4個(gè)氧離子和8個(gè)鈉離子，所以晶體的密度$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4×（46+16）}{{N}_{A}}}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3=$\frac{248}{a{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{248}{a{N}_{A}×1{0}^{-30}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及焓變的計(jì)算、物質(zhì)熔點(diǎn)大小的判斷、晶胞的結(jié)構(gòu)、晶體的性質(zhì)和晶胞密度計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)化學(xué)鍵計(jì)算反應(yīng)方程式中的焓變、根據(jù)晶體類型及鍵長判斷熔點(diǎn)高低，易錯(cuò)點(diǎn)是題中硅的化學(xué)鍵的計(jì)算方法，利用均攤法知每個(gè)硅原子含有兩個(gè)硅硅鍵，為易錯(cuò)點(diǎn)，答題時(shí)注意利用均攤法計(jì)算出晶胞中所含微粒數(shù)．