Question

【题目】锗(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)Ge与C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为(0,0,0)；B为(，0，)；C为(，，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·cm－3(列出计算式即可)。

Answer 1

【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）Ge为32号元素，位于周期表中第四周期第IVA族，据此写出核外电子排布式并判断未成对电子数；

（2）Ge原子半径较大，pp轨道很难通过“肩并肩”的方式形成键；

（3）Ge的卤化物都属于分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高；

（4）元素的非金属性越强，吸引电子的能力越强，电负性越大；

（5）Ge单晶具有金刚石型结构，Ge原子与周围的4个Ge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；

（6）①D点与周围4个原子形成正四面体结构，且D点与A点的连线处于晶胞体对角线上，B、C分别为前、下两个面的面心，根据A、B、C的坐标参数确定D的坐标参数；

②根据均摊法计算晶胞中Ge原子的数目，结合NA计算出晶胞的质量，最后根据计算出密度。

（1）Ge为32号元素，位于周期表中第四周期第IVA族，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2即[Ar] 3d104s24p2；4p轨道中有2个未成对的电子；

（2）Ge原子半径较大，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，很难通过“肩并肩”的方式形成键；

（3）根据表中数据，GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高，原因是：Ge的卤化物都属于分子晶体，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，熔沸点逐渐升高；

（4）元素的非金属性越强，吸引电子的能力越强，电负性越大，非金属性Zn<Ge<O，因此电负性O>Ge>Zn；

（5）Ge单晶具有金刚石型结构，Ge原子与周围的4个Ge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，Ge原子之间以共价键相连接，杂化轨道数目为4，采取sp3杂化；

（6）①D点与周围4个原子形成正四面体结构，且D点与A点的连线处于晶胞体对角线上，B、C分别为前、下两个面的面心，原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，0，)；C为(，，0)，则D点的坐标参数为()；

②根据均摊法可知晶胞中Ge原子的数目为4+8×+6×=8，晶胞的质量=，晶胞的体积V=(565.76 ×10-10cm)3，则密度/span>== g·cm－3。