Question

【題目】[2016·新課標I]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[Ar]_______________，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=565.76 pm，其密度為_____g·cm3(列出計算式即可)。

Answer 1

【答案】3d104s24p2 2 Ge原子半徑大，原子間形成的σ單鍵較長，pp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】

試題（1）Ge是32號元素，與碳元素是同一主族的元素，在元素周期表中位于第四周期IVA族；基態Ge原子的核外電子排布式為[Ar] 4s24p2，也可寫為3d104s24p2；在其原子的最外層的2個4s電子是成對電子，位于4s軌道，2個4p電子分別位于2個不同的4p軌道上，所以基態Ge原子有2個未成對的電子；（2）Ge與C是同族元素，C原子原子半徑較小，原子之間可以形成雙鍵、三鍵；但Ge原子之間難以形成雙鍵或三鍵，從原子結構角度分析，這是由于鍺的原子半徑大，原子之間形成的ρ單鍵較長，p-p軌道肩并肩重疊的程度很小或幾乎不能重疊，難以形成π鍵；（3）鍺元素的鹵化物在固態時都為分子晶體，分子之間通過微弱的分子間作用力結合。對于組成和結構相似的物質來說，相對分子質量越大，分子間作用力越大，熔沸點越高。由于相對分子質量：GeCl4＜GeBr4＜GeI4，所以它們的熔沸點由低到高的順序是：GeCl4＜GeBr4＜GeI4；（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。元素的非金屬性越強，其吸引電子的能力就越強，元素的電負性就越大。元素Zn、Ge、O的非金屬性強弱順序是：O＞Ge＞Zn，所以這三種元素的電負性由大至小的順序是O＞Ge＞Zn ；（5） Ge單晶具有金剛石型結構，其中Ge原子的雜化方式為1個s軌道與3個p軌道進行的sp3雜化；由于是同一元素的原子通過共用電子對結合，所以微粒之間存在的作用力是非極性共價鍵(或寫為共價鍵)；（6） ①根據各個原子的相對位置可知，D在各個方向的1/4處，所以其坐標是(，，)；根據晶胞結構可知，在晶胞中含有的Ge原子數是8×1/8+6×1/2+4=8，所以晶胞的密度=cm3。