Question

碳族元素的单质及其化合物是一类重要物质。请回答下列问题：

(1)锗(Ge)是用途很广的半导体材料，基态Ge原子的核外电子中，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)GeCl₄可水解生成一种氧化物和一种无氧酸，其化学反应方程式为：_______________。

(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)合成氮化碳是一种硬度比金刚石还大的晶体，氮化碳的晶体类型为________，该晶体中微粒间的作用力是____________。

(7)COCl₂俗称光气，分子中C原子采取sp²杂化成键，光气分子的结构式为____________，其中碳氧原子之间共价键是________(填序号)。

a．2个σ键b．2个π键c．1个σ键，1个π键

(8) CaC₂中C₂²⁻与O₂²⁺互为等电子体，O₂²⁺的电子式可表示为________。

Answer

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； GeCl4+2H2O=4HCl+GeO2 O＞Ge＞Zn sp3 共价键 原子晶体 共价键 c

【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)GeCl4可水解生成HCl和GeO2；

(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) 根据物理性质判断晶体类型，根据非金属原子间形成共价键分析；

(7) COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化成键，C原子与氯原子之间形成C-Cl单键，故C原子与O原子之间形成C=O双键，双键中含有1个σ键、1个π键；

(8) 等电子体的结构相似，故O22+的电子式与C22-的电子式相似，含有2个π键。

(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或[Ar]3d104s24p2，在最外层的4s能级上2个电子为成对电子，4p轨道中2个电子分别处以不同的轨道内，有2轨道未成对电子；

(2)虽然Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但考虑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)GeCl4可水解生成一种氧化物和一种无氧酸，其化学反应方程式为：GeCl4+2H2O=4HCl+GeO2；

(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，向空间延伸的立体网状结构，属于原子晶体，Ge原子之间形成共价键，Ge原子杂化轨道数目为4，采取sp3杂化；

(6)氮化碳是一种硬度比金刚石还大的晶体材料，则氮化碳具有原子晶体的性质，所以属于原子晶体；非金属原子间形成共价键，所以N与C之间形成共价键；

(7)COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化成键，C原子与氯原子之间形成C−Cl单键，故C原子与O原子之间形成C=O双键，光气分子的结构式是，C=O双键中含有1个σ键、1个π键，答案选c；

(8)根据等电子体的结构相似，O22+的电子式与C22−的电子式相似，含有2个π键，O22+的电子式。