Question

13．早期發(fā)現(xiàn)的一種天然二十面體準(zhǔn)晶顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成．回答下列問題：
（1）準(zhǔn)晶是一種無平移周期序，但有嚴(yán)格準(zhǔn)周期位置序的獨特晶體，可通過X射線衍射法方法區(qū)別晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體．
（2）基態(tài)Fe原子有4個未成對電子，F(xiàn)e³⁺的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵．可用硫氰化鉀檢驗Fe³⁺，形成的配合物的顏色為血紅色．
（3）新制的Cu（OH）₂可將乙醛（CH₃CHO）氧化成乙酸，而自身還原成Cu₂O．乙醛中碳原子的雜化軌道為sp³、sp²．乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是形成了分子間的氫鍵，造成沸點升高．Cu₂O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4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）Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a=0.405nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為12．列式表示Al單質(zhì)的密度$\frac{4×27}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3．（不必算出結(jié)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(zhǔn)晶體介于二者之間；
（2）根據(jù)Fe原子的核外電子排布式確定未成對電子數(shù)，失去電子變?yōu)殍F離子時，先失去4s上的電子后失去3d上的電子，硫氰化鐵為血紅色；
（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；乙酸分子間可形成氫鍵導(dǎo)致沸點較高；根據(jù)O數(shù)目和Cu₂O中Cu和O的比例計算晶胞中Cu原子的數(shù)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(xiàn)：晶體對X射線發(fā)生衍射，非晶體不發(fā)生衍射，準(zhǔn)晶體介于二者之間，因此通過有無衍射現(xiàn)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，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，先失去4s上的2個電子后失去3d上的1個電子，因此Fe³⁺的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，硫氰化鐵為血紅色，
故答案為：4；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；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；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(shù)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(shù)為O原子數(shù)的2倍，即為16個，
故答案為：sp³、sp²；形成了分子間的氫鍵，造成沸點升高；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(shù)為8×3×$\frac{1}{2}$=12；一個晶胞中Al原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，因此Al的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4×27g}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}cm）^{3}}$=$\frac{4×27}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：12，$\frac{4×27}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$．

點評 本題考查了晶體的性質(zhì)、原子核外電子排布規(guī)律、氫鍵、雜化類型、晶胞配位數(shù)及密度的計算，綜合性非常強(qiáng)，為歷年高考選作�？碱}型，難度中等，其中晶胞配位數(shù)以及密度的計算是本題的難點．