Question

【題目】[物質結構與性質一選修3]

種類繁多的碳族元素的單質及其化合物，有著重要的研究價值。

(1)鍺(Ge)的含量十分稀少，但它被廣泛應用于電子、光學、化工、生物醫學、能源及其他高新科技領域。

①現代化學中，常利用__________上的特征譜線來鑒定元素。基態鍺原子中，核外能級最高的原子軌道上，具有的電子數為___________。

②通常狀況下GeCl4是無色液體，易揮發，其熔點為-51.50C，沸點為86.55℃，能溶于乙醚。由此可推知GeCl4應屬于共價化合物，其理由是_______，也即氯和鍺兩元素的電負性相差應該_______1.7(填“小于”或“大于”)。

(2)在硅酸鹽中，如圖a所示為四面體結構，它可以通過公用頂角0原子，形成鏈狀層狀、島狀和網狀結構的不同硅酸鹽。圖b表示由n個四面體連接成的硅酸根，其中Si的雜化形式為_____，Si與O的原子個數比為________，化學式可表示為__________。

(3)石墨晶體由層狀石墨“分子”按ABAB方式堆積而成，如圖(a)所示。圖(b)是一個石墨的六方晶胞示意圖。

①請在圖中畫出晶胞沿c軸的投影 (用“·”標出碳原子位置即可)_________。

②假設石墨晶胞高為h cm，C-C鍵長為r cm，則石墨晶體密度的表達式為__________g.cm-3(阿伏加德羅常數為NA)。

Answer 1

【答案】原子光譜 2 其熔沸點較低，能溶于有機溶劑 小于 sp3 1:3 （或）

【解析】

（1）①現代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素；

Ge是32號元素，Ge的外圍電子排布式為4s24p2，故核外能級最高的原子軌道上，具有的電子數為2；

②GeCl4熔沸點較低，能溶于有機溶劑，所以GeCl4應屬于共價化合物；

根據信息，電負性差值若小于1.7，則形成共價鍵，即氯和鍺兩元素的電負性相差應該小于1.7；

（2）該離子中每個Si原子價層電子對個數都是4，所以Si原子采用sp3雜化；

根據圖（b）的一個結構單元中含有1個硅、3個氧原子，化學式為（或）；

（3）①晶胞（b）沿C軸的投影，其中有兩個C原子是重疊的影，投影為；

②一個晶胞的體積為底面積×高，注意到，計算底面積時，題中C-C鍵鍵長是指晶胞（b）中層C以sp2雜化與其他C原子成鍵的鍵長，需要借助幾何關系計算底面菱形中C與C之間的長度，記C-C鍵鍵長為b，由余弦定理可得

cos120°==，解得底面C與C之間的長度為a=,則一個晶胞底面積為S=a2sin120°=，因此一個晶胞的體積為V0=Sh=×h×2=pm3，1mol晶胞含有4molC原子，則1mol晶胞的質量為m0=48g，1mol晶胞含有NA個晶胞，則石墨晶體的密度為ρ== g.cm-3。