Question

BGO是我國研制的一種閃爍晶體材料，曾用于諾貝爾獎獲得者丁肇中的著名實驗，它是鍺酸鉍的簡稱。若知：①在BGO中鍺處于最高價態(tài)，②在BGO中，鉍的價態(tài)與鉍跟氯形成某種共價氯化物時所呈的價態(tài)相同，在此氯化物中鉍具有最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)③BGO可看成是由鍺和鉍兩種元素的氧化物所形成的復(fù)雜氧化物，且在BGO晶體的化學(xué)式中，這兩種氧化物中所含氧的總質(zhì)量相同，請?zhí)羁眨?/p>

    （1）鍺和鉍的元素符號分別是       和        

    （2）BGO晶體的化學(xué)式是        

    （3）BGO晶體中所含鉍的氧化物的化學(xué)式是       。

Answer 1

（l）Ge、Bi

          （2）Bi₄（GeO₄）₃、（或 Bi₄Ge₃O₁₂或2Bi₂O₃·3GeO₂）

          （3）Bi₂O₃

解析:

試題首先通過BGO是鍺酸鉍的簡稱向同學(xué)們傳遞了BGO的元素組成：鉍（Bi）、鍺（Ge）氧（O），由此根據(jù)元素周期表的知識可知鉍是第VA族，鍺是Ⅳ族元素。隨后在信息（1）中又指示了鍺處于其最高價（＋4價），再及時由原硅酸H₃SiO₄推知鍺酸根應(yīng)為GeO。信息（2）實質(zhì)上指示了在BGO中鉍（Bi）的價態(tài)為十3價，因為鉍（Bi）原子最外層有5個電子，只有與3個氯原子形成BiCl₃的共價化合物時，才能滿足Bi的最外層達到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此在BGO中鉍以 Bi³⁺形式存在。這樣，根據(jù)（1）、（2）兩個信息結(jié)合已有知識就能得出BGO晶體化學(xué)式的一種形式：鍺酸鉍Bi₄（GeO₄）₃，首先可以把鍺酸鉍按Bi、Ge、O的順序整理為Bi₄ Ge₃O₁₂的形式。然后由含氧量相同，再結(jié)合鉍、鍺各自化合價，自然導(dǎo)出2Bi₂O₃，3GeO₂的形式。這三種形式中的任意一種都是本題第（2）問的正確答案。第（3）問比較簡單，只要讀出信息（2）中鉍的化合價為正三價就能正確寫出BGO晶體中鉍的氧化物的化學(xué)式應(yīng)為Bi₂O₃。

本題屬于信息遷移式試題，著重考查了運用元素周期律、周期表的基礎(chǔ)知識進行信息加工、轉(zhuǎn)換與綜合應(yīng)用的能力。鍺（Ge）和鉍（Bi）分別是高中教材中元素周期律、周期表后學(xué)習的第ⅣA、VA族主族元素，在學(xué)習與總復(fù)習過程中要善于通過代表元素性質(zhì)的學(xué)習，推論長周期中相應(yīng)同主族元素性質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)及化學(xué)式，才能適時地與試題中的相關(guān)信息進行聯(lián)想、轉(zhuǎn)換，通過類比與求同思維得出正確結(jié)論。