Question

【题目】[物质结构与性质一选修3]

种类繁多的碳族元素的单质及其化合物，有着重要的研究价值。

(1)锗(Ge)的含量十分稀少，但它被广泛应用于电子、光学、化工、生物医学、能源及其他高新科技领域。

①现代化学中，常利用__________上的特征谱线来鉴定元素。基态锗原子中，核外能级最高的原子轨道上，具有的电子数为___________。

②通常状况下GeCl4是无色液体，易挥发，其熔点为-51.50C，沸点为86.55℃，能溶于乙醚。由此可推知GeCl4应属于共价化合物，其理由是_______，也即氯和锗两元素的电负性相差应该_______1.7(填“小于”或“大于”)。

(2)在硅酸盐中，如图a所示为四面体结构，它可以通过公用顶角0原子，形成链状层状、岛状和网状结构的不同硅酸盐。图b表示由n个四面体连接成的硅酸根，其中Si的杂化形式为_____，Si与O的原子个数比为________，化学式可表示为__________。

(3)石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成，如图(a)所示。图(b)是一个石墨的六方晶胞示意图。

①请在图中画出晶胞沿c轴的投影 (用“·”标出碳原子位置即可)_________。

②假设石墨晶胞高为h cm，C-C键长为r cm，则石墨晶体密度的表达式为__________g.cm-3(阿伏加德罗常数为NA)。

Answer 1

【答案】原子光谱 2 其熔沸点较低，能溶于有机溶剂 小于 sp3 1:3 （或）

【解析】

（1）①现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素；

Ge是32号元素，Ge的外围电子排布式为4s24p2，故核外能级最高的原子轨道上，具有的电子数为2；

②GeCl4熔沸点较低，能溶于有机溶剂，所以GeCl4应属于共价化合物；

根据信息，电负性差值若小于1.7，则形成共价键，即氯和锗两元素的电负性相差应该小于1.7；

（2）该离子中每个Si原子价层电子对个数都是4，所以Si原子采用sp3杂化；

根据图（b）的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子，化学式为（或）；

（3）①晶胞（b）沿C轴的投影，其中有两个C原子是重叠的影，投影为；

②一个晶胞的体积为底面积×高，注意到，计算底面积时，题中C-C键键长是指晶胞（b）中层C以sp2杂化与其他C原子成键的键长，需要借助几何关系计算底面菱形中C与C之间的长度，记C-C键键长为b，由余弦定理可得

cos120°==，解得底面C与C之间的长度为a=,则一个晶胞底面积为S=a2sin120°=，因此一个晶胞的体积为V0=Sh=×h×2=pm3，1mol晶胞含有4molC原子，则1mol晶胞的质量为m0=48g，1mol晶胞含有NA个晶胞，则石墨晶体的密度为ρ== g.cm-3。