题目内容

15．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]3d104s24p2，有2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Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p-p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）比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因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．
GeCl4GeBr4GeI4
熔点/℃-49.526146
沸点/℃83.1186约400
（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O＞Ge＞Zn．
（5）①Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为sp3，微粒之间存在的作用力是共价键．
②已知Ge单晶的晶胞的边长为565.76pm，其密度为$\frac{8×73}{6.02×1{0}^{23}×（565.76×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm-3（列出计算式即可，阿伏加德罗常数用NA表示，Ge的相对原子质量为73）．

分析 （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；
（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）①Ge单晶具有金刚石型结构，Ge原子与周围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；
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=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：（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1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2，在最外层的4s能级上2个电子为成对电子，4p轨道中2个电子分别处以不同的轨道内，有2轨道未成对电子，
故答案为：3d104s24p2；2；
（2）虽然Ge与C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，p-p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）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）元素非金属性：Zn＜Ge＜O，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，故电负性：O＞Ge＞Zn，
故答案为：O＞Ge＞Zn；
（5）①Ge单晶具有金刚石型结构，Ge原子与周围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原子之间形成共价键，Ge原子杂化轨道数目为4，采取sp3杂化，
故答案为：sp3；共价键；
②晶胞中Ge原子数目为8，结合阿伏伽德罗常数，晶胞参数a=565.76pm，可知出晶胞的密度为：$\frac{m}{V}$=$\frac{8×73g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$÷（565.76×10-10cm）3=$\frac{8×73}{6.02×1{0}^{23}×（565.76×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm-3，
故答案为：$\frac{8×73}{6.02×1{0}^{23}×（565.76×1{0}^{-10}）^{3}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、化学键、晶体类型与性质、电负性、杂化方式、晶胞计算等，（5）中晶胞计算为易错点、难点，难度较大．

练习册系列答案
相关题目
16．有关物质的转化关系如下图所示（部分条件已略去）．在通常状况下，B是黑色的金属氧化物的固体，C、D、E、F、H、I均为气体，C的水溶液显碱性，D、E、F是单质，且D、F是空气的主要成分，I为红棕色，H易与D化合生成I；G为紫红色的金属单质；反应①（反应条件为“催化剂、加热”）是工业上制备K的反应原理之一．
（1）B的化学式为CuO．
（2）F的电子式为．
（3）写出反应①的化学方程式：4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O．
（4）写出反应②的离子方程式：Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O．
6．已知NiXO晶体晶胞结构为NaCl型（如图），由于晶体缺陷，x值小于1．测知NiXO晶体x=0.88，晶胞边长为4.28×10-10m  求：（已知：$\sqrt{2}$=1.4）
（1）晶胞中两个Ni原子之间的最短距离3.03×10-10m（精确至0.01）．
（2）与O2-距离最近且等距离的Ni离子围成的几何体形状正八面体
（3）晶体中的Ni分别为Ni2﹢、Ni3﹢，求此晶体的化学式Ni0.64Ni0.24O．
（4）已知，NiO晶体熔点大于NaCl，主要原因是Ni2+、O2-电荷多，晶格能大．
3．NA代表阿伏加德罗常数值，下列说法正确的是（　　）
A．16gCH4含有共价键数为4NA
B．1mol甲基中含有电子数为10NA
C．7.1g氯气与足量NaOH溶液反应转移的电子数为0.2NA
D．1molC3H8分子中共价键总数为8NA
10．某元素价电子构型3d54S2，是该元素是（　　）
A．FeB．CoC．MnD．Ni
20．短周期元素R的原子最外层电子数比次外层电子数少2个．下列说法正确的是（　　）
A．R有多种氧化物B．R的气态氢化物很稳定
C．R的非金属性比Cl的非金属性强D．R的最高价氧化物的水化物是强碱
7．ClO${\;}_{2}^{-}$、ClO${\;}_{3}^{-}$、ClO${\;}_{4}^{-}$中Cl都是以sp3杂化轨道与O原子成键的，试推测下列微粒的立体结构．
微粒ClO${\;}_{2}^{-}$ClO${\;}_{3}^{-}$ClO${\;}_{4}^{-}$
立体结构V形三角锥形正四面体
4．元素周期表共有七个周期，其中1、2、3周期称为短周期，4、5、6、7周期称为长周期，其中第七周期尚未填满，又可称作不完全周期．元素周期表中共有18个纵列，其中第8、9、10三个纵列称为第Ⅷ族，第18纵列由稀有气体元素组成，稀有气体元素的化学性质不活泼，化合价通常为0，因而这一族称为0族元素；其余14个纵列，每个纵列为一个族，有7个主族和7个副族之分，其中由短周期和长周期共同组成的族称主族，符号为A，序数用罗马数字表示，仅由长周期组成的族称为副族，符号为B，序数用罗马数字表示，IB和ⅡB分别处在第11和第12纵行．
5．对下列事实的微观解释正确的是（　　）
选项事实解释
ACO有毒，而CO2无毒两物质的组成元素不同，分子构成不同
BKNO3溶液能导电溶液中存在自由移动的粒子
CKCl溶液和KMnO4溶液颜色不同溶液中阴离子不同
D稀硫酸和稀盐酸具有相似的化学性质因为它们都含氢元素
A．AB．BC．CD．D

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网