Question

【题目】Ge、Na及其化合物在航空航天、电子工业上有重要应用。请回答下列问题：

（1）基态Ge原子价层电子的排布式为___，其电子填充的最高能级的轨道数为___。电子占据最高能级的电子云轮廓图为___形。

（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）硼氢化钠(NaBH4)是有机化学中的一种常用还原剂，[BH4]－的空间构型是__，中心原子的杂化形式为___。NaBH4中存在___(填标号)。

A．离子键 B．σ键 C．π键 D．氢键

（4）NaC1是离子晶体，其晶格能可通过下图的循环计算得到。

△H(晶格能)=___。

（5）Na2O的立方晶胞如图所示，氧离子采取面心立方堆积，钠离子填在由氧离子形成的__空隙中。已知晶胞边长a=0.566nm，晶胞中O原子的配位数为__；该晶体的密度是___g·cm－3(列出计算表达式)。

Answer 1

【答案】4s24p2 3 纺锤(或哑铃) 锗元素原子半径大，难以通过“肩并肩”方式形成π键 正四面体 sp3 AB △H1－△H2－△H3 四面体 8

【解析】

(1)Ge是32号元素，有4个价电子，根据核外电子排布规律书写电子排布图，其电子填充的最高能级为4p能级，它的轨道数为3，形状为纺锤(或哑铃)。

(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，它们属于同族元素，半径逐渐增大，难以形成双键。

(3) [BH4]－单位空间构型要算孤电子对数和成键电子对数，相加算出价层电子对数，由于没有孤对电子，得到VSEPR模型就是该分子的立体构型，为正四面体，[BH4]－中B原子孤电子对数==0，价层电子对数＝4+0＝4，VSEPR模型为正四面体，没有孤电子对，空间构型为正四面体，价层电子对数为4，则杂化方式为sp3，根据NaBH4的晶体类型，可判断出晶体中含有共价键（σ键）和离子键。

(4)利用晶格能的定义和盖斯定律算出△H ，

①Na(g)+Cl(g)= Na+(g)+Cl(g)△H1

②Na(g)+Cl(g)= Na(s)+Cl2(g) △H2

③Na(s)+Cl2(g)= NaCl(s) △H3

②+③-①可得：Na+(g)+Cl(g)= NaC1(s)，由气态变为固态为放热，△H<0算出△H=-(△H1－△H2－△H3)，故晶格能为△H1－△H2－△H3。

(5)Na2O晶胞中阴离子O2-位于晶胞的顶点和面心，阳离子Na+位于晶胞的体心，根据晶胞的结构判断配位数，O2-半径大于Na+，据此计算质量和体积，进而计算密度。

(1)Ge是32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；原子价层电子的排布式为4s24p2，其电子填充的最高能级4p，4p能级有三个轨道，4p轨道是哑铃型或纺锤形的，

故答案为 4s24p2；3 ；纺锤(或哑铃)；

(2)Ge原子半径大，难以通过“肩并肩”方式形成π键，

答案为：锗元素原子半径大，难以通过“肩并肩”方式形成π键；

(3) [BH4]－中B原子孤电子对数==0，价层电子对数＝4+0＝4，VSEPR模型为正四面体，没有孤电子对，空间构型为正四面体，B原子杂化方式为：sp3，Na+、[BH4]－离子之间形成离子键，[BH4]－中B原子与H原子之间形成普通共价键、配位键，均属于σ键，

故答案为：正四面体；sp3；AB；

(4)晶格能是指在标准状况下，使离子晶体变成气态正离子和气态负离子时所吸收的能量NaCl晶格能是Na+、Cl气态离子形成1molNaCl晶体释放的能量，故NaCl的晶格能

根据图示，需求出Na+(g)+Cl(g)= NaC1(s)的焓变，就是晶格能，

已知①Na(g)+Cl(g)= Na+(g)+Cl(g)△H1

②Na(g)+Cl(g)= Na(s)+Cl2(g) △H2

③Na(s)+Cl2(g)= NaCl(s) △H3

②+③-①可得：Na+(g)+Cl(g)= NaCl(s) ，由气态变为固态为放热，△H<0，则△H=-(△H1－△H2－△H3)，故晶格能为△H1－△H2－△H3，

故答案为：△H1－△H2－△H3；

（5）Na2O晶胞中阴离子O2-位于晶胞的顶点和面心，阳离子Na+位于晶胞的体心，从图中可以得知，钠离子填在由氧离子成的四面体空隙中，根据晶胞的结构判断配位数，Na+的个数为8，O2-的个数为8×+6×=4，据此计算质量和体积，进而计算密度．晶胞中O位于顶点，Na位于体心，每个晶胞中有1个Na与O的距离最近，每个定点为8个晶胞共有，则晶胞中O原子的配位数为8，Na的个数为8，O的个数为8×+6×=4，晶胞的质量为==，晶胞的体积为(0.566×107)3cm3，则晶体的密度为==，

答案为：四面体；8； 。