Question

【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)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、熔点/℃角度分析，原因是______________。

(2)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	Gel4
熔点/℃	-49.5	26	146
沸点/℃	83.1	186	约400

(3)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______________。

(4)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________。

(5)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(，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·cm3（列出计算式即可）。

Answer 1

【答案】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、GeBr4、CeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用逐渐增强 O＞Ge＞Zn sp3 共价键 (，，) ×107

【解析】

(1)虽然Ge与C是同一主族的元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子半径比较大，难以通过“肩并肩”方式形成π键，且锗的原子半径较大，形成单键的键长较长，p-p轨道肩并肩重叠程度很小；

(2)根据表格数据得出，三种锗卤化物都是分子晶体，其熔、沸点分别依次增高，而熔、沸点的高低与分子间作用力强弱有关，相对分子质量越大，分子间相互作用力就越大，物质的熔沸点就越高；

(3)锌、锗位于同一周期，同一周期元素，从左至右元素的电负性逐渐增大(除稀有气体元素外)，而氧元素位于元素周期表右上角，电负性仅次于氟，由此可知氧、锗、锌三种元素的的电负性由大至小的顺序是O＞Ge＞Zn；

(4)晶体锗类似金刚石，金刚石属于原子晶体，则晶体锗也属于原子晶体，每个锗原子与其周围的4个锗原子形成4个单键，故锗原子采用sp3杂化；Ge原子之间的作用力是共价键；

(5)①对照晶胞图示、坐标系以及A、B、C点坐标，选A点为参照点，观察D点在晶胞中位置(体对角线处)，由B、C点坐标可以推知D点坐标为(，，)。

②晶胞中含有的Ge原子数目为：4+8×+6×=8，1个晶胞含有8个锗原子，晶胞的质量为 g，晶胞参数a=565.76 pm，则晶体的密度ρ==×107 g/cm3。