Question

【題目】碳族元素（C、Si、Ge、Sn、Pb）的單質及其化合物在生產和生活中有廣泛的應用�；卮鹣铝袉栴}：

（1）基態Sn原子中，核外電子占據的最高能級符號為__________，該能級具有的原子軌道數為___________________。

（2）Ge單晶具有晶體硅型結構，Ge單晶的晶體類型為_____________。Ge與同周期的 As、Se相比較，第一電離能由大到小的順序是_______________。

（3）資料表明，二氧化三碳(C2O2)是金星大氣層的一個組成部分，其分子中不含環狀結構且每個原子均滿足8電子穩定結構。C2O2中碳原子的雜化方式為______________，分子中σ鍵與π鍵的個數比為______________________。

（4）碳化硅的晶體結構類似于金剛石（如圖所示），1個碳化硅晶胞凈占_______個碳原子；二氧化硅晶體中最小環上的原子個數之比為_____________。

（5）石墨可作潤滑劑，其主要原因是__________________________。

（6）晶體硅的結構類似于金剛石，已知距離最近的兩個硅原子之間的距離為a cm，則硅晶體的密度為_____________g·cm-3（用含有a的代數式表示，用NA表示阿伏伽德羅常數值）。

Answer 1

【答案】 5p 3 原子晶體 As>Se>Ge sp 1∶1 4 2∶1 石墨晶體具有片層結構，片層之間靠微弱的范德華力結合，可以滑動

【解析】（1）Sn是第五周期第ⅣA元素，則基態Sn原子中，核外電子占據的最高能級符號為5p，該能級具有的原子軌道數為3。（2）Ge單晶具有晶體硅型結構，因此Ge單晶的晶體類型為原子晶體。同周期自左向右第一電離能逐漸增大，但由于As的5p軌道電子處于半充滿狀態，穩定性強，則Ge與同周期的 As、Se相比較，第一電離能由大到小的順序是As>Se>Ge。（3）分子中不含環狀結構且每個原子均滿足8電子穩定結構，因此C2O2的結構式為O=C=C=O，則碳原子的雜化方式為sp，雙鍵是由1個σ鍵與1個π鍵組成，因此分子中σ鍵與π鍵的個數比為1:1。（4）根據碳化硅的晶體結構可判斷1個碳化硅晶胞凈占8×1/8+6×1/2=4個碳原子；二氧化硅晶體中最小的環有12個原子，由于每個硅原子被12個環共有，因此每個環只占有該硅原子的1/12，因為每個最小環上有6個硅原子，所以每個最小環平均擁有的硅原子數為6×1/12=0.5個，又因為SiO2晶體是由硅原子和氧原子按1：2的比例所組成，因此每個最小環平均擁有的氧原子的數目為0.5×2=1個，所以二氧化硅晶體中最小環上的原子個數之比為2:1。（5）由于石墨晶體具有片層結構，片層之間靠微弱的范德華力結合，可以滑動，所以石墨可作潤滑劑。（6）晶胞中Si個數=8×1/8+6×1/2+4=8，故晶胞質量為8×28/NAg，硅晶體的密度為ρgcm-3，則晶胞棱長= ，則晶胞對角線長度為，故最近的兩個硅原子之間的距離為，解得g·cm-3。