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专题18 物质结构与性质
1．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)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。
(2)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。从原子结构角度分析，原因是________________________________________。
(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_________________。
熔点/℃ 沸点/℃ GeCl4 －49.5 83.1 GeBr4 26 186 GeI4 146 约400 (4)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________。
(5)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________。 (6)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)；1111
B为(，0，)；C为(，，0)。则D原子的坐标参数为________。
2222
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·cm(列
出计算式即可)。
－3
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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
4B、C点坐标可以推知D点坐标。②类似金刚石晶胞，1个晶胞含有8个锗原子，ρ＝
8×737
×10g·cm
6.02×565.763
10
2
－3
。
答案：(1)3d4s4p 2
2
(2)Ge原子半径大，原子间形成的σ单键的键长较长，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
(3)GeCl4、GeBr4、GeI4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
作用力逐渐增强
3
(4)O>Ge>Zn (5)sp 共价键
1118×737
(6)①(，，) ②×10
4446.02×565.763
2．东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于
造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：
(1)镍元素基态原子的电子排布式为________，3d能级上的未成对电子数为________。
(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是________。
②在[Ni(NH3)6]中Ni与NH3之间形成的化学键称为________，提供孤电子对的成键原子是________。③氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是________；氨是________分子(填“极性”或
“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为________。
－1
2＋2＋
(3)单质铜及镍都是由________键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu＝1 958 kJ·mol、INi
＝1 753 kJ·mol，ICu>INi的原因是___________________。
(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
－1
①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
－3
②若合金的密度为d g·cm，晶胞参数a＝________nm。
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答案：(1)1s2s2p3s3p3d4s或[Ar]3d4s 2
3
2
2
6
2
6
8
2
8
2
(2)①正四面体 ②配位键 N ③高于 NH3分子间可形成氢键 极性 sp
10
1
(3)金属 铜失去的是全充满的3d电子，镍失去的是4s电子
1
251??7
(4)①3∶1 ②?×10?3
?6.02×1023×d?
3．砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：
(1)写出基态As原子的核外电子排布式________。
(2)根据元素周期律，原子半径Ga________As，第一电离能Ga________As。(填“大于”或“小于”)
(3)AsCl3分子的立体构型为________，其中As的杂化轨道类型为________。
(4)GaF3的熔点高于1 000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是____________。
(5)GaAs的熔点为1 238℃，密度为ρ g·cm，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________，Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol和MAsg·mol，原子半径分别为rGapm和rAspm，
阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。
－1
－1
－3
解析：本题考查物质结构与性质知识，意在考查考生对相关原理的应用能力。(1)根据构造原理可写出基态As原子的核外电子排布式。(2)同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，第一电离能呈增大趋势。Ga的原子半径大于As，Ga的第一电离能小于As。(3)AsCl3的中心原子(As原子)的价层电子对数为(5＋1×3)/2＝4，所以是sp杂化。AsCl3的立体构型为三角锥形。(4)根据晶体类型比较熔点。一般来说，离子晶体的
熔点高于分子晶体的熔点。
3
(5)根据晶胞结构示意图可以看出，As原子与Ga原子形成了空间网状结构的晶体，结合GaAs的熔点知GaAs是原子晶体。首先用均摊法计算出1个晶胞中含有As原子的个数：8×1/8＋6×1/2＝4，再通过观察可知44－30－1个晶胞中含有4个Ga原子。4个As原子和4个Ga原子的总体积V1＝4×(π×10×r3As＋π×10
33
30
4MAs4MGa3
×r3Ga)cm；1个晶胞的质量为4个As原子和4个Ga原子的质量之和，即(＋)g，所以1个晶胞
NANA
43
的体积V2＝(MAs＋MGa)cm。最后V1/V2即得结果。
ρNA