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)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、熔點/℃角度分析，原因是______________。

(2)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	Gel4
熔點/℃	-49.5	26	146
沸點/℃	83.1	186	約400

(3)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______________。

(4)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________。

(5)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(，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=565.76 pm，其密度為_______ g·cm3（列出計算式即可）。

Answer 1

【答案】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、CeI4的熔、沸點依次增高。原因是分子結構相似，相對分子質量依次增大，分子間相互作用逐漸增強 O＞Ge＞Zn sp3 共價鍵 (，，) ×107

【解析】

(1)雖然Ge與C是同一主族的元素，C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵，但Ge原子半徑比較大，難以通過“肩并肩”方式形成π鍵，且鍺的原子半徑較大，形成單鍵的鍵長較長，p-p軌道肩并肩重疊程度很小；

(2)根據表格數據得出，三種鍺鹵化物都是分子晶體，其熔、沸點分別依次增高，而熔、沸點的高低與分子間作用力強弱有關，相對分子質量越大，分子間相互作用力就越大，物質的熔沸點就越高；

(3)鋅、鍺位于同一周期，同一周期元素，從左至右元素的電負性逐漸增大(除稀有氣體元素外)，而氧元素位于元素周期表右上角，電負性僅次于氟，由此可知氧、鍺、鋅三種元素的的電負性由大至小的順序是O＞Ge＞Zn；

(4)晶體鍺類似金剛石，金剛石屬于原子晶體，則晶體鍺也屬于原子晶體，每個鍺原子與其周圍的4個鍺原子形成4個單鍵，故鍺原子采用sp3雜化；Ge原子之間的作用力是共價鍵；

(5)①對照晶胞圖示、坐標系以及A、B、C點坐標，選A點為參照點，觀察D點在晶胞中位置(體對角線處)，由B、C點坐標可以推知D點坐標為(，，)。

②晶胞中含有的Ge原子數目為：4+8×+6×=8，1個晶胞含有8個鍺原子，晶胞的質量為 g，晶胞參數a=565.76 pm，則晶體的密度ρ==×107 g/cm3。