题目内容

【题目】(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题:

(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________,有________个未成对电子。

(2)GeC是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析,原因是_______________________________

(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因_____________________

(4)光催化还原CO2制备CH4反应中,带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是________________

(5)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为____________,微粒之间存在的作用力是________________

(6)晶胞有两个基本要素:

①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A(0,0,0);B(1/2,0,1/2);C(1/2,1/2,0)。则D原子的坐标参数为________

②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状,已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm,其密度为________g·cm3(列出计算式即可)。

【答案】3d104s24p2 2 Ge原子半径大,原子间形成的σ单键较长,pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键 GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强 O>Ge>Zn sp3 共价键 ( )

【解析】

(1)Ge32号元素,位于第四周期第IVA族,基态Ge原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2

(2)Ge原子半径大,难以通过肩并肩方式形成π键;

(3)锗的卤化物都是分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔沸点越高;

(4)元素的非金属性越强,吸引电子的能力越强,元素的电负性越大;

(5)Ge单晶具有金刚石型结构,Ge原子与周围4Ge原子形成正四面体结构,向空间延伸的立体网状结构,属于原子晶体;②Ge单晶具有金刚石型结构,则晶胞中Ge原子数目为8,结合阿伏伽德罗常数表示出晶胞的质量,再根据ρ=m/V计算晶胞密度

(1)锗为32号元素,根据原子核外电子的排布规律,可写出其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,其核外电子排布简式为[Ar]3d104s24p2,其中4p能级有2个未成对电子,故答案为:3d104s24p2;2;

(2) 虽然GeC是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但考虑Ge的原子半径大,难以通过肩并肩方式形成π键,所以Ge原子之间难以形成双键或叁键,

故答案为:Ge原子半径大,原子间形成的σ单键较长,pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键;

(3)由表中数据可知,锗的卤化物都是分子晶体,分子间通过分子间作用力结合,对于组成与结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔沸点越高,由于相对分子质量:GeCl4<GeBr4<GeI4,故沸点:GeCl4<GeBr4<GeI4,故答案为:GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,分子量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强;

(4)Zn、Ge、O三种元素中,Zn和Ge是金属元素,O是非金属元素。O的电负性比Zn和Ge的大,又根据同周期元素的电负性从左到右逐渐增大的规律,可知电负性:O>Ge>Zn,故答案为O>Ge>Zn;

(5)由于锗单晶具有金刚石型的结构,故每个锗原子与相邻的四个锗原子形成四个共价键,其原子轨道杂化类型为sp3杂化,故答案为: sp3共价键;

(6)①由Ge单晶晶胞结构示意图,可知D原子与A原子及位于3个相邻面面心的3个原子构成了正四面体结构,D原子位于正四面体的中心,再根据A、B、C三个原子的坐标参数可知D原子的坐标参数为(),故答案为:();②由锗单晶的晶胞结构示意图,可知该晶胞中位于顶点的有8个原子,位于面心的有6个原子,位于内部的有4个原子,则一个晶胞中所含有的锗原子个数为8×+6×+4=8,再由晶胞参数可知该晶胞的边长为565.76 pm的正方体,则其密度为:,故答案为:

练习册系列答案
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