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，下圖為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=565.76 pm，其密度為__________g·cm-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）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）①(；；)

②

【解析】

試題分析：

（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。

故答案為：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。

故答案為：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。

故答案為：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。

故答案為：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。

故答案為：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（；；）。

故答案為（；；）；

②晶胞中Ge原子數目為4+8×+6×=8，結合阿伏伽德羅常數，可求出晶胞的質量為

，晶胞參數a=565.76pm，其密度為÷(565.76×10-10cm)3=

gcm-3。

故答案為：。