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 ， 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，如圖為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 ．
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=565.76pm，其密度為gcm﹣3（列出計(jì)算式即可）．

Answer 1

【答案】
（1）3d104s24p2；2
（2）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）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）O＞Ge＞Zn
（5）sp3；共價(jià)鍵
（6）（ ， ， ）； ×107
【解析】解：（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，所以答案是：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“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，所以答案是：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 ， 所以答案是：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，所以答案是：O＞Ge＞Zn；（5）Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，Ge原子與周圍4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，所以答案是：sp3；共價(jià)鍵；（6）①D與周圍4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（ ， ， ）；所以答案是：（ ， ， ）；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)，可知出晶胞的質(zhì)量為 ，晶胞參數(shù)a=565.76pm，其密度為 ÷（565.76×10﹣10cm）3= ×107gcm﹣3；
所以答案是： ×107 ．