高中化学试题解析474

高中化学试题解析474

1．锗元素(Ge)广泛用于半导体材料，Ge的常见化合价有+2和+4。回答下列问题：

(1)Ge位于元素周期表第__________周期，第ⅣA族。

(2)氧化还原反应

中，化合价升高的元素是__________。

形成的配合物A分子中，Ge的孤电子对数是__________。

(4)化合物B为1，4-二锗代苯衍生物。在光照条件下，B可反应生成化合物C．C分子中两个Ge原子间距离比B中__________(填“大”或“小”)。C中Ge原子轨道杂化类型是__________。

(5)B可用于小分子的活化反应。B活化CO₂的反应可生成化合物D，E是B活化乙炔的反应产物。将答题卡中E的结构图补充完整__________。

一种含Ge、Li、O和N四种元素的晶态物质(组成上可视为GeO₂与Li₃N的复合物)，其晶胞为立方体形(边长为apm)，如图所示。对于两类原子(其中一类是金属原子Ge和Li，另一类是非金属原子O和N)，分别以两种不同的小球表示。

(6)空心球(O)占据晶胞顶点和面心，实心球(●)占据空心球围成的正四面体中心。紧邻某空心球的其他空心球的数目是__________，两个实心球间的最近距离是__________pm。

(7)N_A代表阿伏加德罗常数的值，A_Ge、A_O、A_Li、A_n依次代表Ge、O、Li、N的相对原子质量。晶体中Ge占金属原子数的百分比是__________，该晶态物质的密度是__________g/cm³(以含a、A_Ge、A_O、A_Li、A_n的代数式表达)。

答案：

(1)4

(2)氢

(3)1

(4) 小sp³

(5)

(6) 12a/2

(7) 10%

分析：

⑴Ge的原子序数为32，价层电子排布为4s²4p²，在元素周期表中位于第4周期第IVA族。

⑵Ge的化合价为+2、+4，则在GeHCl₃中，Ge为+4价，H和Cl均为-1价，所以在该反应中，Ge的化合价由+4价降低为+2价，被还原，H的化合价由-1价升高为+1价，被氧化。

⑶在GeCl₂中，Ge的孤电子对数为(4-1×2)/2=1，在配合物A中，P(最外层有5个电子，形成了3个σ键，还有一个孤电子对)作为配体提供孤电子对，Ge提供空轨道，因此Ge的孤电子对数仍为1。

⑷B为1,4‑二锗代苯衍生物，六元环为平面结构，两个Ge之间没有直接化学键，靠环骨架隔开；C中两个Ge之间直接形成Ge-Geσ单键，原子距离会变小。

C中每个Ge原子形成4个σ键，价层σ键数目为4，所以Ge原子轨道杂化类型是sp³杂化。

⑸B活化CO₂得到D，结合D的结构可知，相当于两个Ge原子与C=O发生加成反应，形成环状结构，类比其反应，B活化乙炔，两个Ge原子与C≡C发生加成反应，形成环状结构，其结构为：

⑹空心球位于顶点和面心位置，紧邻空心球的其他空心球分别位于3个相互垂直的平面内，每个平面有4个，共计12个；实心球填充在8个小立方体的体心，相邻两个实心球最近距离为晶胞边长的一半，即a/2pm。

⑺每个晶胞内有空心球（代表非金属原子O和N）的个数为4，有实心球（代表金属原子Ge和Li）的个数为8；设晶胞内x个GeO₂、y个Li₃N，晶胞中金属原子总数x+y=8，非金属原子总数2x+y=4，计算得x=0.8、y=2.4（若是空心球为金属，实心球为非金属，得x=4、y=0，不合题意），由此可知，晶胞中Ge原子的数目为0.8，金属原子总数为 8。因此晶体中Ge占金属原子数的百分比为10%。

根据计算，一个晶胞中含有 0.8 个 Ge原子、1.6 个 O原子、7.2 个 Li原子和 2.4 个 N原子。 一个晶胞的质量为：

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