Question

【題目】碳族元素的單質及其化合物是一類重要物質。請回答下列問題：

(1)鍺(Ge)是用途很廣的半導體材料，基態Ge原子的核外電子中，有_____個未成對電子。

(2)Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵，但Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵。從原子結構角度分析，原因是________________________________________。

(3)GeCl4可水解生成一種氧化物和一種無氧酸，其化學反應方程式為：_______________。

(4)光催化還原CO2制備CH4反應中，帶狀納米Zn2GeO4是該反應的良好催化劑。Zn、Ge、O電負性由大至小的順序是____________________。

(5)Ge單晶具有金剛石型結構，其中Ge原子的雜化方式為______，微粒之間存在的作用力是_______。

(6)合成氮化碳是一種硬度比金剛石還大的晶體，氮化碳的晶體類型為________，該晶體中微粒間的作用力是____________。

(7)COCl2俗稱光氣，分子中C原子采取sp2雜化成鍵，光氣分子的結構式為____________，其中碳氧原子之間共價鍵是________(填序號)。

a．2個σ鍵b．2個π鍵c．1個σ鍵，1個π鍵

(8) CaC2中C22與O22+互為等電子體，O22+的電子式可表示為________。

Answer 1

【答案】2 Ge原子半徑大，原子間形成的σ單鍵較長，p-p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成π鍵； GeCl4+2H2O=4HCl+GeO2 O＞Ge＞Zn sp3 共價鍵 原子晶體 共價鍵 c

【解析】

(1)Ge是32號元素，位于第四周期第IVA族，基態Ge原子核外電子排布式為[Ar]3d104s24p2；

(2)Ge原子半徑大，難以通過“肩并肩”方式形成π鍵；

(3)GeCl4可水解生成HCl和GeO2；

(4)元素的非金屬性越強，吸引電子的能力越強，元素的電負性越大；

(5)Ge單晶具有金剛石型結構，Ge原子與周圍4個Ge原子形成正四面體結構，向空間延伸的立體網狀結構，屬于原子晶體；

(6) 根據物理性質判斷晶體類型，根據非金屬原子間形成共價鍵分析；

(7) COCl2俗稱光氣，分子中C原子采取sp2雜化成鍵，C原子與氯原子之間形成C-Cl單鍵，故C原子與O原子之間形成C=O雙鍵，雙鍵中含有1個σ鍵、1個π鍵；

(8) 等電子體的結構相似，故O22+的電子式與C22-的電子式相似，含有2個π鍵。

(1)Ge是32號元素，位于第四周期第IVA族，基態Ge原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2，在最外層的4s能級上2個電子為成對電子，4p軌道中2個電子分別處以不同的軌道內，有2軌道未成對電子；

(2)雖然Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵，但考慮Ge原子半徑大，原子間形成的σ單鍵較長，p-p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成π鍵，所以Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵；

(3)GeCl4可水解生成一種氧化物和一種無氧酸，其化學反應方程式為：GeCl4+2H2O=4HCl+GeO2；

(4)元素非金屬性：Zn＜Ge＜O，元素的非金屬性越強，吸引電子的能力越強，元素的電負性越大，故電負性：O＞Ge＞Zn；

(5)Ge單晶具有金剛石型結構，Ge原子與周圍4個Ge原子形成正四面體結構，向空間延伸的立體網狀結構，屬于原子晶體，Ge原子之間形成共價鍵，Ge原子雜化軌道數目為4，采取sp3雜化；

(6)氮化碳是一種硬度比金剛石還大的晶體材料，則氮化碳具有原子晶體的性質，所以屬于原子晶體；非金屬原子間形成共價鍵，所以N與C之間形成共價鍵；

(7)COCl2俗稱光氣，分子中C原子采取sp2雜化成鍵，C原子與氯原子之間形成CCl單鍵，故C原子與O原子之間形成C=O雙鍵，光氣分子的結構式是，C=O雙鍵中含有1個σ鍵、1個π鍵，答案選c；

(8)根據等電子體的結構相似，O22+的電子式與C22的電子式相似，含有2個π鍵，O22+的電子式。