Question

【題目】鍺（Ge）是典型的半導(dǎo)體元素，在電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。回答下列問(wèn)題：

（1）基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為[Ar]____________，有__________個(gè)未成對(duì)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(jié)構(gòu)角度分析，原因是________________。

（3）比較下列鍺鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原因_____________________。

	GeCl4	GeBr4	GeI4
熔點(diǎn)/℃	49.5	26	146
沸點(diǎn)/℃	83.1	186	約400

（4）光催化還原CO2制備CH4反應(yīng)中，帶狀納米Zn2GeO4是該反應(yīng)的良好催化劑。Zn、Ge、O電負(fù)性由大至小的順序是______________。

（5）Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，其中Ge原子的雜化方式為_(kāi)_____________微粒之間存在的作用力是_____________。

（6）晶胞有兩個(gè)基本要素：①原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置，下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為（0,0,0）；B為（，0，）；C為（，，0）。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為_(kāi)_____。

②晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀，已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a=565.76 pm，其密度為_(kāi)_________g·cm-3（列出計(jì)算式即可）。

Answer 1

【答案】（1）3d104s24p2； 2

（2）鍺的原子半徑大，原子之間形成的σ單鍵較長(zhǎng)，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

（3）GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸點(diǎn)依次增高；原因是分子結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強(qiáng)

（4）O＞Ge＞Zn

（5）sp3；共價(jià)鍵

（6）①(；；)

②

【解析】

試題分析：

（1）Ge是32號(hào)元素，位于第四周期第IVA族，基態(tài)Ge原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2

或[Ar]3d104s24p2，在最外層的4s能級(jí)上2個(gè)電子為成對(duì)電子，4p軌道中2個(gè)電子分別處以不同的

軌道內(nèi)，有2軌道未成對(duì)電子。

故答案為：3d104s24p2；2；

（2）雖然Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵，但考慮Ge的原子半徑大，難以通過(guò)

“肩并肩”方式形成π鍵，所以Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵。

故答案為：Ge原子半徑大，原子間形成的σ單鍵較長(zhǎng)，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；

（3）鍺的鹵化物都是分子晶體，分子間通過(guò)分子間作用力結(jié)合，對(duì)于組成與結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相

對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高，由于相對(duì)分子質(zhì)量：GeCl4＜GeBr4＜GeI4，故

沸點(diǎn)：GeCl4＜GeBr4＜GeI4。

故答案為：GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點(diǎn)依次增高；原因是分子結(jié)構(gòu)相似，分子量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強(qiáng)；

（4）元素非金屬性：Zn＜Ge＜O，元素的非金屬性越強(qiáng)，吸引電子的能力越強(qiáng)，元素的電負(fù)性越大，

故電負(fù)性：O＞Ge＞Zn。

故答案為：O＞Ge＞Zn；

（5）Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，Ge原子與周?chē)?個(gè)Ge原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，向空間延伸的立體網(wǎng)

狀結(jié)構(gòu)，屬于原子晶體，Ge原子之間形成共價(jià)鍵，Ge原子雜化軌道數(shù)目為4，采取sp3雜化。

故答案為：sp3；共價(jià)鍵；

（6）①D與周?chē)?個(gè)原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，D與頂點(diǎn)A的連線處于晶胞體對(duì)角線上，過(guò)面心B、C

及上底面面心原子的平面且平行側(cè)面將晶胞2等分，同理過(guò)D原子的且平衡側(cè)面的平面將半個(gè)晶

胞再2等份，可知D處于到各個(gè)面的處，則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為（；；）。

故答案為（；；）；

②晶胞中Ge原子數(shù)目為4+8×+6×=8，結(jié)合阿伏伽德羅常數(shù)，可求出晶胞的質(zhì)量為

，晶胞參數(shù)a=565.76pm，其密度為÷(565.76×10-10cm)3=

gcm-3。

故答案為：。