Question

【題目】Ge、Na及其化合物在航空航天、電子工業上有重要應用。請回答下列問題：

（1）基態Ge原子價層電子的排布式為___，其電子填充的最高能級的軌道數為___。電子占據最高能級的電子云輪廓圖為___形。

（2）Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵，但Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵。從原子結構角度分析，原因是___。

（3）硼氫化鈉(NaBH4)是有機化學中的一種常用還原劑，[BH4]－的空間構型是__，中心原子的雜化形式為___。NaBH4中存在___(填標號)。

A．離子鍵 B．σ鍵 C．π鍵 D．氫鍵

（4）NaC1是離子晶體，其晶格能可通過下圖的循環計算得到。

△H(晶格能)=___。

（5）Na2O的立方晶胞如圖所示，氧離子采取面心立方堆積，鈉離子填在由氧離子形成的__空隙中。已知晶胞邊長a=0.566nm，晶胞中O原子的配位數為__；該晶體的密度是___g·cm－3(列出計算表達式)。

Answer 1

【答案】4s24p2 3 紡錘(或啞鈴) 鍺元素原子半徑大，難以通過“肩并肩”方式形成π鍵 正四面體 sp3 AB △H1－△H2－△H3 四面體 8

【解析】

(1)Ge是32號元素，有4個價電子，根據核外電子排布規律書寫電子排布圖，其電子填充的最高能級為4p能級，它的軌道數為3，形狀為紡錘(或啞鈴)。

(2)Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵，但Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵。從原子結構角度分析，它們屬于同族元素，半徑逐漸增大，難以形成雙鍵。

(3) [BH4]－單位空間構型要算孤電子對數和成鍵電子對數，相加算出價層電子對數，由于沒有孤對電子，得到VSEPR模型就是該分子的立體構型，為正四面體，[BH4]－中B原子孤電子對數==0，價層電子對數＝4+0＝4，VSEPR模型為正四面體，沒有孤電子對，空間構型為正四面體，價層電子對數為4，則雜化方式為sp3，根據NaBH4的晶體類型，可判斷出晶體中含有共價鍵（σ鍵）和離子鍵。

(4)利用晶格能的定義和蓋斯定律算出△H ，

①Na(g)+Cl(g)= Na+(g)+Cl(g)△H1

②Na(g)+Cl(g)= Na(s)+Cl2(g) △H2

③Na(s)+Cl2(g)= NaCl(s) △H3

②+③-①可得：Na+(g)+Cl(g)= NaC1(s)，由氣態變為固態為放熱，△H<0算出△H=-(△H1－△H2－△H3)，故晶格能為△H1－△H2－△H3。

(5)Na2O晶胞中陰離子O2-位于晶胞的頂點和面心，陽離子Na+位于晶胞的體心，根據晶胞的結構判斷配位數，O2-半徑大于Na+，據此計算質量和體積，進而計算密度。

(1)Ge是32號元素，位于第四周期第IVA族，基態Ge原子核外電子排布式為[Ar]3d104s24p2；原子價層電子的排布式為4s24p2，其電子填充的最高能級4p，4p能級有三個軌道，4p軌道是啞鈴型或紡錘形的，

故答案為 4s24p2；3 ；紡錘(或啞鈴)；

(2)Ge原子半徑大，難以通過“肩并肩”方式形成π鍵，

答案為：鍺元素原子半徑大，難以通過“肩并肩”方式形成π鍵；

(3) [BH4]－中B原子孤電子對數==0，價層電子對數＝4+0＝4，VSEPR模型為正四面體，沒有孤電子對，空間構型為正四面體，B原子雜化方式為：sp3，Na+、[BH4]－離子之間形成離子鍵，[BH4]－中B原子與H原子之間形成普通共價鍵、配位鍵，均屬于σ鍵，

故答案為：正四面體；sp3；AB；

(4)晶格能是指在標準狀況下，使離子晶體變成氣態正離子和氣態負離子時所吸收的能量NaCl晶格能是Na+、Cl氣態離子形成1molNaCl晶體釋放的能量，故NaCl的晶格能

根據圖示，需求出Na+(g)+Cl(g)= NaC1(s)的焓變，就是晶格能，

已知①Na(g)+Cl(g)= Na+(g)+Cl(g)△H1

②Na(g)+Cl(g)= Na(s)+Cl2(g) △H2

③Na(s)+Cl2(g)= NaCl(s) △H3

②+③-①可得：Na+(g)+Cl(g)= NaCl(s) ，由氣態變為固態為放熱，△H<0，則△H=-(△H1－△H2－△H3)，故晶格能為△H1－△H2－△H3，

故答案為：△H1－△H2－△H3；

（5）Na2O晶胞中陰離子O2-位于晶胞的頂點和面心，陽離子Na+位于晶胞的體心，從圖中可以得知，鈉離子填在由氧離子成的四面體空隙中，根據晶胞的結構判斷配位數，Na+的個數為8，O2-的個數為8×+6×=4，據此計算質量和體積，進而計算密度．晶胞中O位于頂點，Na位于體心，每個晶胞中有1個Na與O的距離最近，每個定點為8個晶胞共有，則晶胞中O原子的配位數為8，Na的個數為8，O的個數為8×+6×=4，晶胞的質量為==，晶胞的體積為(0.566×107)3cm3，則晶體的密度為==，

答案為：四面體；8； 。