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原子的簡化核外電子排布式為__，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。已知單晶Ge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】[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 分子結構相似，相對分子質量增大，范德華力增強，熔沸點逐漸增加 O＞Ge＞Zn sp3 共價鍵 (，，) (或)

【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)鍺的鹵化物都是分子晶體，相對分子質量越大，分子間作用力越強，熔沸點越高；

(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)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，過面心B、C及上底面面心原子的平面且平行側面將晶胞2等分，同理過D原子的且平衡側面的平面將半個晶胞2等份可知D處于到各個面的處；

②根據均攤法計算晶胞中Ge原子數目，結合阿伏伽德羅常數表示出晶胞的質量，再根據ρ=計算晶胞密度。

(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，簡化核外電子排布式為：[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，過面心B、C及上底面面心原子的平面且平行側面將晶胞2等分，同理過D原子的且平衡側面的平面將半個晶胞再2等份，可知D處于到各個面的處，則D原子的坐標參數為(，，)；

②根據均攤法，該晶胞中Ge原子的數目為8×+6×+4=8，則晶胞質量m=g，晶胞的體積V=a3pm3=565.763×10-30cm3，所以晶胞的密度為=g·cm-3。