Question

碳族元素的單質(zhì)及其化合物是一類重要物質(zhì)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）鍺（Ge）是用途很廣的半導(dǎo)體材料，基態(tài)鍺原子外圍電子排布式為

 

．
（2）在第二周期中，第一電離能位于硼元素與氮元素之間的元素有

 

種．
參照?qǐng)D1、圖2和圖3，分別同答（3）、（4）小題．

（3）冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞類似．每個(gè)冰晶胞平均占有

 

個(gè)水分子，冰晶胞與金剛石晶胞排列方式相同的原因是

 

．
（4）C₆₀的晶體為面心立方堆積，已知晶胞中C₆₀分子間的最短距離為d cm，計(jì)算C₆₀晶體的密度為

 

g/cm³．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用

專題：

分析：（1）Ge是32號(hào)元素，與硅同主族，核外電子數(shù)為32，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子分布式；
（2）同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于相鄰元素；
（3）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖利用均攤法計(jì)算，水中的氧和金剛石中的碳的雜化方式相同，氫鍵和共價(jià)健都有方向性和飽和性，據(jù)此解釋；
（4）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)確定晶胞中含有C₆₀分子的個(gè)數(shù)，再根據(jù)ρ=

m

V

計(jì)算密度；

解答： 解：（1）Ge是32號(hào)元素，與硅同主族，核外電子數(shù)為32，基態(tài)原子外圍電子分布式為：4s²4p²，
故答案為：4s²4p²；
（2）同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于相鄰元素，所以在第二周期中，第一電離能位于硼元素與氮元素之間的元素有B、C、O三種，
故答案為：3；
（3）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，每個(gè)晶胞中含有水分子數(shù)為4+8×

1

8

+6×

1

2

=8，水中的氧和金剛石中的碳原子都是sp3雜化，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵，且氫鍵具有方向性和飽和性，所以冰晶胞與金剛石晶胞排列方式相同，
故答案為：8；水中的氧和金剛石中的碳原子都是sp3雜化，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵，且氫鍵具胡方向性和飽和性；
（4）C₆₀的晶體為面心立方堆積，所以每個(gè)晶胞中含有C₆₀分子的個(gè)數(shù)為8×

1

8

+6×

1

2

=4，晶胞中C₆₀分子間的最短距離為d cm，則晶胞的邊長(zhǎng)為

2

d cm，所以C₆₀晶體的密度為

4×12×60 NA

( 2 d)3

g/cm³=

720 2

NAd3

g/cm³，
故答案為：

720 2

NAd3

；

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查核外電子排布規(guī)律、電離能、晶胞結(jié)構(gòu)與晶胞計(jì)算等，本題基礎(chǔ)性較強(qiáng)，重點(diǎn)特出，注意利用均攤法進(jìn)行常見晶胞結(jié)構(gòu)的分析．