化学自习室移动版

人教版高中化学选择性必修2P₉₁提到硅酸盐阴离子，给出了它们的结构，通常会要求计算它们的化学式，这是均摊法应用最好的例子，但是对很多同学来说有难度，本文将全面给大家解析算法。

1. 单体 (SiO₄^4－)

计算过程：

硅原子数：n=1，每个硅原子连接4个氧原子，均为端氧原子。

端氧数 = 4（每个端氧与1个硅相连）

桥氧数 = 0

总氧原子数：O = 4

电荷计算：

每个端氧带-1电荷

总电荷 = -4

化学式：SiO₄^4－

2. 二聚体 (Si₂O₇^6－）

计算过程：

硅原子数：n=2，两个四面体共享1个氧原子

端氧数：

每个四面体有3个非共享氧

端氧总数 = 3×2=6，桥氧数：1

总氧原子数：O = 6 + 1 = 7

电荷计算：

每个端氧带-1电荷：－6

桥氧不带电荷：0

总电荷 = -6

化学式：Si₂O₇^6－

3. 六元环 (Si₆O₁₈^12－）

计算过程：

硅原子数：n=6

结构特征：每个四面体与相邻两个共享氧

每个四面体有：

2个桥氧（共享）

2个端氧（非共享）

总端氧数：6×2=12

总桥氧数：6

总氧原子数：O = 12 + 6 = 18

电荷计算：

每个端氧带-1，电荷：－12

桥氧不带电荷：总电荷 = －12

化学式：Si₆O₁₈^12－

4. 无限单链 ((SiO₃)_n^2n－)

计算过程：

结构特征：每个四面体与左右两个相邻四面体共享氧

每个重复单元(SiO₃)：

硅原子数：1

桥氧数：2（每个桥氧被2个硅共享，计为0.5×2=1

端氧数：2

表观氧原子数：3

电荷计算：

每个单元有2个端氧：电荷 = -2

化学式：(SiO₃)_n^2n－

有限单链n聚体通式推导：

设硅原子数为n

桥氧数 = n-1

端氧数 = 2n+2

总氧数 = (n-1) + (2n+2) = 3n+1

电荷 = -(2n+2)

通式：Si_nO_3n+1^(2n+2)-

5. 无限双链 (Si₄O₁₁)ₙ⁶ⁿ⁻

计算过程：

最小重复单元：4个硅原子（虚线隔开的部分）

端氧数 = 6

电荷计算：－6

总氧原子数：O = 4（边界桥氧）×+ 6+3（结构内桥氧） = 11

端氧带负电荷：－6

化学式：Si₄O₁₁6－

复n次：(Si₄O₁₁)_n^6n－

6. 通用算法总结

确定硅原子数n

确定结构类型：

单体：端氧=4，桥氧=0

有限链：端氧=2n+2，桥氧=n-1

环状：端氧=2n，桥氧=n

无限单链：端氧=2，桥氧=2（每个Si）

无限双链：端氧=1.5，桥氧=2.5（每个Si）

计算总氧数：O_总=O_端＋O_桥

计算电荷：Q=－O_端

写出化学式：Si_nO_Q总^Q－

7. 计算结果总结表