Question

【題目】鍺（Ge）是典型的半導體元素，在電子、材料等領域應用廣泛．回答下列問題：
（1）基態Ge原子的核外電子排布式為[Ar] ， 有個未成對電子．
（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．從原子結構角度分析，原因是 ．
（3）比較下列鍺鹵化物的熔點和沸點，分析其變化規律及原因 ．

	GeCl4	GeBr4	GeI4
熔點/℃	﹣49.5	26	146
沸點/℃	83.1	186	約400

（4）光催化還原CO2制備CH4反應中，帶狀納米Zn2GeO4是該反應的良好催化劑．Zn、Ge、O電負性由大至小的順序是 ．
（5）Ge單晶具有金剛石型結構，其中Ge原子的雜化方式為微粒之間存在的作用力是 ．
（6）晶胞有兩個基本要素：①原子坐標參數，表示晶胞內部各原子的相對位置，如圖（1、2）為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標參數A為（0，0，0）；B為（ ，0， ）；C為（ ， ，0）．則D原子的坐標參數為 ．
②晶胞參數，描述晶胞的大小和形狀，已知Ge單晶的晶胞參數a=565.76pm，其密度為gcm﹣3（列出計算式即可）．

Answer 1

【答案】
（1）3d104s24p2；2
（2）鍺的原子半徑大，原子之間形成的ρ單鍵較長，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、沸點依次增高；原因是分子結構相似，相對分子質量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強
（4）O＞Ge＞Zn
（5）sp3；共價鍵
（6）（ ， ， ）；
【解析】解：（1.）Ge是32號元素，位于第四周期第IVA族，基態Ge原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2 ， 在最外層的4s能級上2個電子為成對電子，4p軌道中2個電子分別處以不同的軌道內，有2軌道未成對電子，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，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合，對于組成與結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，分子間作用力越強，熔沸點越高，由于相對分子質量：GeCl4＜GeBr4＜GeI4 ， 故沸點：GeCl4＜GeBr4＜GeI4 ， 所以答案是：GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次增高；原因是分子結構相似，分子量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強；
（4.）元素非金屬性：Zn＜Ge＜O，元素的非金屬性越強，吸引電子的能力越強，元素的電負性越大，故電負性：O＞Ge＞Zn，所以答案是：O＞Ge＞Zn；
（5.）Ge單晶具有金剛石型結構，Ge原子與周圍4個Ge原子形成正四面體結構，向空間延伸的立體網狀結構，屬于原子晶體，Ge原子之間形成共價鍵，Ge原子雜化軌道數目為4，采取sp3雜化，所以答案是：sp3；共價鍵；
（6.）①D與周圍4個原子形成正四面體結構，D與頂點A的連線處于晶胞體對角線上，過面心B、C及上底面面心原子的平面且平行側面將晶胞2等分，同理過D原子的且平衡側面的平面將半個晶胞再2等份，可知D處于到各個面的 處，則D原子的坐標參數為（ ， ， ），所以答案是：（ ， ， ）；②晶胞中Ge原子數目為4+8× +6× =8，結合阿伏伽德羅常數，可知出晶胞的質量為 ，晶胞參數a=565.76pm，其密度為 ÷（565.76×10﹣10cm）3= ，所以答案是： ．