Question

（12分）

通常，硅不與水反應，然而，弱堿性水溶液能使一定量的硅溶解，生成Si(OH)₄。

1-1    已知反應分兩步進行，試用化學方程式表示上述溶解過程。

早在上世紀50年代就發現了CH₅⁺的存在，人們曾提出該離子結構的多種假設，然而，直至1999年，才在低溫下獲得該離子的振動-轉動光譜，并由此提出該離子的如下結構模型：氫原子圍繞著碳原子快速轉動；所有C-H鍵的鍵長相等。

1-2    該離子的結構能否用經典的共價鍵理論說明？簡述理由。

1-3    該離子是（       ）。

A.質子酸       B.路易斯酸          C.自由基         D.親核試劑

2003年5月報道，在石油中發現了一種新的烷烴分子，因其結構類似于金剛石，被稱為“分子鉆石”，若能合成，有可能用做合成納米材料的理想模板。該分子的結構簡圖如下：

1-4     該分子的分子式為                   ；

1-5     該分子有無對稱中心？         

1-6     該分子有幾種不同級的碳原子？         

1-7     該分子有無手性碳原子？          

1-8    該分子有無手性？          

Answer 1

1-1  Si + 4OH⁻ = SiO₄^{4 −} + 2 H₂(1 分)      SiO₄^{4 −} + 4H₂O = Si(OH)₄ + 4OH⁻₍1 分)

若寫成 Si + 2OH⁻ + H₂O = SiO₃²⁻ + 2 H₂          SiO₃²⁻ + 3H₂O = Si(OH)₄ + 2OH⁻，也得同樣的分。但寫成 Si + 4H₂O = Si(OH)₄ + 2H₂不得分。  寫不寫↓ (沉淀)和↑ (氣體)不影響得分。

1-2  不能。 (1 分)

經典共價鍵理論認為原子之間通過共享電子對而成鍵。C 為第二周期元素，只有 4 個價層軌道，最多形成 4 個共價鍵。    (1 分)

理由部分：答“C 原子無 2d 軌道，不能形成 sp³d 雜化軌道”，得 1 分；只答“C 原子沒有 2d 軌道”，得 0.5分；只答“C 原子有 4 個價電子”，得 0.5 分；答 CH₅⁺中有一個三中心二電子鍵，不得分(因按三中心二電子鍵模型，CH₅⁺離子的 C-H 鍵不等長)。

1-3   A 或質子酸(多選或錯選均不得分。) (2 分)

1-4   C₂₆H₃₀(分子式不全對不得分) (2 分)

1-5  有(1 分)

1-6  3 種（答錯不得分）(1 分)

1-7  有(1 分)

1-8  無(1 分)