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【题目】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原子的核外电子排布式为[Ar]________,有________个未成对电子。

(2)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________________。

(3)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________________。

(4)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。下图为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Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm,其密度为________g·cm-3(列出计算式即可)。

【答案】3d104s24p2 2 O>Ge>Zn sp3 共价键 (,,)

【解析】

(1)根据构造原理书写锗的核外电子排布式,结合一个轨道上最多有2个自旋方向相反的电子存在确定原子中成单电子数目;

(2)同一周期元素,原子序数越大,元素的电负性越大;元素的非金属性越强,其电负性就越大;

(3)根据金刚石的结构及其中C原子杂化方式分析判断Ge原子杂化类型和化学键类型;

(4)①由A、B、C参数,可知A为坐标系原点,B处于前平面面心、C处于下底面面心,D与周围4个原子形成正四面体结构,D处于四面体中心,D与顶点A的连线处于晶胞体对角线上。

②先计算一个晶胞中含有的Ge原子个数、晶胞的质量,再计算晶胞体积,根据ρ=计算晶体密度。

(1)32号锗元素在周期表的第四周期第ⅣA族,根据构造原理,可知Ge核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2,p轨道上的2个电子是未成对电子。

(2)Zn和Ge为同周期元素,Ge在Zn的右边,因此Ge的电负性比Zn的强;O为活泼的非金属元素,电负性强于Ge和Zn,因此三者电负性由大至小的顺序为O>Ge>Zn。

(3)Ge单晶为金刚石型结构,金刚石中碳原子的杂化方式为sp3,因此Ge原子的杂化方式也为sp3;在Ge单晶中Ge原子之间存在的作用力为共价键。

(4)①由A、B、C参数,可知A为坐标系原点,B处于前平面面心、C处于下底面面心,D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原子的且平行侧面的平面将半个晶胞2等分,可知D位于到各个面的处,由B、C参数可知晶胞棱长为1,D到各坐标平面的距离均为,故D的坐标参数为(,,);

②每个晶胞中含有锗原子8×+6×+4=8(个),每个晶胞的质量m=,晶胞的体积V= (565.76×10-10 cm)3,所以晶胞的密度ρ==g/cm3= g/cm3。

练习册系列答案
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t/min

0

20

40

60

80

120

x(HI)

1

0.91

0.85

0.815

0.795

0.784

x(HI)

0

0.60

0.73

0.773

0.780

0.784

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