Question

【題目】鍺（Ge）是典型的半導體元素，在電子、材料等領域應用廣泛。回答下列問題：

（1）基態Ge原子的核外電子排布式為___，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）比較下列鍺鹵化物的熔點和沸點，分析其變化規律及原因__。

	GeCl4	GeBr4	GeI4
熔點/℃	49.5	26	146
沸點/℃	83.1	186	約400

（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）晶胞有兩個基本要素：

①原子坐標參數，表示晶胞內部各原子的相對位置，如圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標參數A為（0，0，0）；B為（，0，）；C為（，，0）。則D原子的坐標參數為__。

②晶胞參數，描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數a=565.76pm，其密度為__g·cm-3（列出計算式即可）。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2 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、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次增高。原因是分子結構相似，分子量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強 O＞Ge＞Zn sp3 共價鍵 (，，) ×107

【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1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2，根據其核外電子排布可知核外有2對未成對電子；

(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，所以Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵；

(3)根據表格GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次增高，原因是三者熔沸點均較低，為分子晶體，分子結構相似，分子量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強，熔沸點逐漸升高；

(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，Ge原子形成4個σ鍵，采取sp3雜化；Ge單晶屬于原子晶體，Ge原子靠共價鍵聚集；

(6)①D與周圍4個原子形成正四面體結構，D與頂點A的連線處于晶胞體對角線上，根據正四面體的幾何特性可知，D在xy平面上的投影應為AC的一半，在xz平面上的投影為AB的一半，A為坐標原點，B為(，0，)；C為(，，0)，則D為(，，)；

②根據均攤法，該晶胞中Ge原子的數目為=8，則晶胞質量m=，晶胞的體積V=a3pm3=565.763×10-30cm3，所以晶胞的密度為=×107 g·cm-3。