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___，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__g·cm-3（列出計(jì)算式即可）。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2 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 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) O＞Ge＞Zn sp3 共價(jià)鍵 (，，) ×107

【解析】

(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，根據(jù)其核外電子排布可知核外有2對(duì)未成對(duì)電子；

(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，所以Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵；

(3)根據(jù)表格GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點(diǎn)依次增高，原因是三者熔沸點(diǎn)均較低，為分子晶體，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)，熔沸點(diǎn)逐漸升高；

(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；

(5)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，Ge原子與周?chē)?/span>4個(gè)Ge原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，Ge原子形成4個(gè)σ鍵，采取sp3雜化；Ge單晶屬于原子晶體，Ge原子靠共價(jià)鍵聚集；

(6)①D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，根據(jù)正四面體的幾何特性可知，D在xy平面上的投影應(yīng)為AC的一半，在xz平面上的投影為AB的一半，A為坐標(biāo)原點(diǎn)，B為(，0，)；C為(，，0)，則D為(，，)；

②根據(jù)均攤法，該晶胞中Ge原子的數(shù)目為=8，則晶胞質(zhì)量m=，晶胞的體積V=a3pm3=565.763×10-30cm3，所以晶胞的密度為=×107 g·cm-3。