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�；卮鹣铝袉�(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)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________________。

(3)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________________。

(4)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________。

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________g·cm－3(列出計(jì)算式即可)。

Answer 1

【答案】3d104s24p2 2 O>Ge>Zn sp3 共價(jià)鍵 (，，)

【解析】

(1)根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)鍺的核外電子排布式，結(jié)合一個(gè)軌道上最多有2個(gè)自旋方向相反的電子存在確定原子中成單電子數(shù)目；

(2)同一周期元素，原子序數(shù)越大，元素的電負(fù)性越大；元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性就越大；

(3)根據(jù)金剛石的結(jié)構(gòu)及其中C原子雜化方式分析判斷Ge原子雜化類(lèi)型和化學(xué)鍵類(lèi)型；

(4)①由A、B、C參數(shù)，可知A為坐標(biāo)系原點(diǎn)，B處于前平面面心、C處于下底面面心，D與周?chē)?/span>4個(gè)原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，D處于四面體中心，D與頂點(diǎn)A的連線(xiàn)處于晶胞體對(duì)角線(xiàn)上。

②先計(jì)算一個(gè)晶胞中含有的Ge原子個(gè)數(shù)、晶胞的質(zhì)量，再計(jì)算晶胞體積，根據(jù)ρ=計(jì)算晶體密度。

(1)32號(hào)鍺元素在周期表的第四周期第ⅣA族，根據(jù)構(gòu)造原理，可知Ge核外電子排布式為[Ar]3d104s24p2，p軌道上的2個(gè)電子是未成對(duì)電子。

(2)Zn和Ge為同周期元素，Ge在Zn的右邊，因此Ge的電負(fù)性比Zn的強(qiáng)；O為活潑的非金屬元素，電負(fù)性強(qiáng)于Ge和Zn，因此三者電負(fù)性由大至小的順序?yàn)?/span>O>Ge>Zn。

(3)Ge單晶為金剛石型結(jié)構(gòu)，金剛石中碳原子的雜化方式為sp3，因此Ge原子的雜化方式也為sp3；在Ge單晶中Ge原子之間存在的作用力為共價(jià)鍵。

(4)①由A、B、C參數(shù)，可知A為坐標(biāo)系原點(diǎn)，B處于前平面面心、C處于下底面面心，D與周?chē)?/span>4個(gè)原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，D與頂點(diǎn)A的連線(xiàn)處于晶胞體對(duì)角線(xiàn)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原子的且平行側(cè)面的平面將半個(gè)晶胞2等分，可知D位于到各個(gè)面的處，由B、C參數(shù)可知晶胞棱長(zhǎng)為1，D到各坐標(biāo)平面的距離均為，故D的坐標(biāo)參數(shù)為(，，)；

②每個(gè)晶胞中含有鍺原子8×＋6×＋4=8(個(gè))，每個(gè)晶胞的質(zhì)量m=，晶胞的體積V= (565.76×10-10 cm)3，所以晶胞的密度ρ==g/cm3= g/cm3。