Question

18．早期發(fā)現的一種天然準晶顆粒由三種Al、Cu、Fe元素組成．回答下列問題：
（1）準晶是一種無平移周期序，但有嚴格準周期位置序的獨特晶體，可通過X-射線衍射方法區(qū)分晶體、準晶體和非晶體；
（2）基態(tài)鐵原子有4個未成對電子，三價鐵離子的電子排布式為：1s²2s²2p⁴3s²3p⁴3d⁵可用硫氰化鉀檢驗三價鐵離子，形成配合物的顏色為血紅色；
（3）新制備的氫氧化銅可將乙醛氧化為乙酸，而自身還原成氧化亞銅，乙醛中碳原子的雜化軌道類型為sp³、sp²，一摩爾乙醛分子中含有的σ鍵的數目為6N_A．乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是：CH₃COOH的相對分子質量大于乙醛并且醋酸存在分子間氫鍵．氧化亞銅為半導體材料，在其立方晶胞內部有四個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，則該晶胞中有16個銅原子；
（4）鋁單質為面心立方晶體，其晶胞參數a=0.405nm（晶胞參數就是晶胞立方體的邊長），晶胞中鋁原子的配位數為12．列式表示鋁單質的密度$\frac{4×27}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3（不必計算出結果）．

Answer 1

分析 （1）晶體對X射線發(fā)生衍射，非晶體不發(fā)生衍射，準晶體介于二者之間；
（2）根據Fe原子的核外電子排布式確定未成對電子數，失去電子變?yōu)殍F離子時，鐵離子遇硫氰化鉀，溶液為血紅色；
（3）乙醛中甲基上的C采取sp³雜化類型，醛基中的C采取sp²雜化類型；1個乙醛分子含有6個σ鍵和一個π鍵；乙酸分子間可形成氫鍵導致沸點較高；根據O數目和Cu₂O中Cu和O的比例計算晶胞中Cu原子的數目；
（4）在Al晶體的一個晶胞中與它距離相等且最近的Al原子在通過這個頂點的三個面心上，面心占$\frac{1}{2}$，通過一個頂點可形成8個晶胞．

解答 解：（1）從外觀無法區(qū)分三者，但用X光照射揮發(fā)現：晶體對X射線發(fā)生衍射，非晶體不發(fā)生衍射，準晶體介于二者之間，因此通過有無衍射現象即可確定，
故答案為：X-射線衍射；
（2）26號元素Fe基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，基態(tài)Fe原子核外處在能量最高的能級為3d，排布了6個電子，有6種不同的運動狀態(tài)，可知在3d上存在4個未成對電子，失去電子變?yōu)殍F離子時，三價鐵離子的電子排布式為1s²2s²2p⁴3s²3p⁴3d⁵，可用硫氰化鉀檢驗三價鐵離子，形成配合物的顏色為血紅色，
故答案為：4；1s²2s²2p⁴3s²3p⁴3d⁵；血紅色；
（3）乙醛中甲基上的C形成4條σ鍵，無孤電子對，因此采取sp³雜化類型，醛基中的C形成3條σ鍵和1條π鍵，無孤電子對，采取sp²雜化類型；1個乙醛分子含有6個σ鍵和一個π鍵，則1mol乙醛含有6molσ鍵，即6N_A個σ鍵；乙酸分子間可形成氫鍵，乙醛不能形成氫鍵，所以乙酸的沸點高于乙醛；該晶胞中O原子數為4×1+6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=8，由Cu₂O中Cu和O的比例可知該晶胞中銅原子數為O原子數的2倍，即為16個；
故答案為：sp³、sp²；6N_A；CH₃COOH的相對分子質量大于乙醛并且醋酸存在分子間氫鍵；16；
（4）在Al晶體的一個晶胞中與它距離相等且最近的Al原子在通過這個頂點的三個面心上，面心占$\frac{1}{2}$，通過一個頂點可形成8個晶胞，因此該晶胞中鋁原子的配位數為8×3×$\frac{1}{2}$=12；一個晶胞中Al原子數為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，因此Al的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4×27}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：12；$\frac{4×27}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$．

點評 本題考查晶胞計算等，涉及晶體的性質、原子核外電子排布規(guī)律、共價鍵類型、氫鍵、雜化類型、配位數及密度的計算，綜合性非常強，為歷年高考選作常考題型，難度中等，其中晶胞配位數以及密度的計算是本題的難點．