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)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________________。

(3)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________________。

(4)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】3d104s24p2 2 O>Ge>Zn sp3 共價鍵 (，，)

【解析】

(1)根據構造原理書寫鍺的核外電子排布式，結合一個軌道上最多有2個自旋方向相反的電子存在確定原子中成單電子數目；

(2)同一周期元素，原子序數越大，元素的電負性越大；元素的非金屬性越強，其電負性就越大；

(3)根據金剛石的結構及其中C原子雜化方式分析判斷Ge原子雜化類型和化學鍵類型；

(4)①由A、B、C參數，可知A為坐標系原點，B處于前平面面心、C處于下底面面心，D與周圍4個原子形成正四面體結構，D處于四面體中心，D與頂點A的連線處于晶胞體對角線上。

②先計算一個晶胞中含有的Ge原子個數、晶胞的質量，再計算晶胞體積，根據ρ=計算晶體密度。

(1)32號鍺元素在周期表的第四周期第ⅣA族，根據構造原理，可知Ge核外電子排布式為[Ar]3d104s24p2，p軌道上的2個電子是未成對電子。

(2)Zn和Ge為同周期元素，Ge在Zn的右邊，因此Ge的電負性比Zn的強；O為活潑的非金屬元素，電負性強于Ge和Zn，因此三者電負性由大至小的順序為O>Ge>Zn。

(3)Ge單晶為金剛石型結構，金剛石中碳原子的雜化方式為sp3，因此Ge原子的雜化方式也為sp3；在Ge單晶中Ge原子之間存在的作用力為共價鍵。

(4)①由A、B、C參數，可知A為坐標系原點，B處于前平面面心、C處于下底面面心，D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原子的且平行側面的平面將半個晶胞2等分，可知D位于到各個面的處，由B、C參數可知晶胞棱長為1，D到各坐標平面的距離均為，故D的坐標參數為(，，)；

②每個晶胞中含有鍺原子8×＋6×＋4=8(個)，每個晶胞的質量m=，晶胞的體積V= (565.76×10-10 cm)3，所以晶胞的密度ρ==g/cm3= g/cm3。