Question

锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：

(1)基态Ge原子的简化核外电子排布式为__，有__个未成对电子。

(2)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键，从原子结构角度分析，原因是__。

(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因__。

	GeCl4	GeBr4	GeI4
熔点/℃	-49.5	26	146
沸点/℃	83.1	186	约400

(4)光催化还原CO₂制备CH₄反应中，带状纳米Zn₂GeO₄是该反应的良好催化剂，Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是__。

(5)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为__，微粒之间存在的作用力是___。

(6)晶胞有两个基本要素：

①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，如图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，0，)；C为(，，0)。则D原子的坐标参数为__。

②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知单晶Ge的晶胞参数a=565.76pm，其密度为___g·cm^-3(列出计算式即可)。

Answer

[Ar]3d104s24p2 2 Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键 分子结构相似，相对分子质量增大，范德华力增强，熔沸点逐渐增加 O＞Ge＞Zn sp3 共价键 (，，) (或)

【解析】

(1)Ge是32号元素，位于第四周期第IVA族，基态Ge原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2；

(2)Ge原子半径大，难以通过“肩并肩”方式形成π键；

(3)锗的卤化物都是分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高；

(4)元素的非金属性越强，吸引电子的能力越强，元素的电负性越大；

(5)Ge单晶具有金刚石型结构，Ge原子与周围4个Ge原子形成正四面体结构，向空间延伸的立体网状结构，属于原子晶体；

(6)①D与周围4个原子形成正四面体结构，D与顶点A的连线处于晶胞体对角线上，过面心B、C及上底面面心原子的平面且平行侧面将晶胞2等分，同理过D原子的且平衡侧面的平面将半个晶胞2等份可知D处于到各个面的处；

②根据均摊法计算晶胞中Ge原子数目，结合阿伏伽德罗常数表示出晶胞的质量，再根据ρ=计算晶胞密度。

(1)Ge是32号元素，位于第四周期第IVA族，基态Ge原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2，简化核外电子排布式为：[Ar]3d104s24p2，根据其核外电子排布可知核外有2对未成对电子；

(2)Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键，所以Ge原子之间难以形成双键或叁键；

(3)根据表格GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高，原因是三者熔沸点均较低，为分子晶体，分子结构相似，分子量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强，熔沸点逐渐升高；

(4)元素非金属性：Zn＜Ge＜O，元素的非金属性越强，吸引电子的能力越强，元素的电负性越大，故电负性：O＞Ge＞Zn；

(5)Ge单晶具有金刚石型结构，Ge原子与周围4个Ge原子形成正四面体结构，Ge原子形成4个σ键，采取sp3杂化；Ge单晶属于原子晶体，Ge原子靠共价键聚集；

(6)①D与周围4个原子形成正四面体结构，D与顶点A的连线处于晶胞体对角线上，过面心B、 C及上底面面心原子的平面且平行侧面将晶胞2等分，同理过D原子的且平衡侧面的平面将半个晶胞再2等份，可知D处于到各个面的处，则D原子的坐标参数为(，，)；

②根据均摊法，该晶胞中Ge原子的数目为8×+6×+4=8，则晶胞质量m=g，晶胞的体积V=a3pm3=565.763×10-30cm3，所以晶胞的密度为=g·cm-3。