Question

10．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(wèn)題：
（1）準(zhǔn)晶是一種無(wú)平移周期序，但有嚴(yán)格準(zhǔn)周期位置序的獨(dú)特晶體，可通過(guò)X-射線衍射方法區(qū)分晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體．
（2）基態(tài)Fe原子核外處在能量最高的能級(jí)上的電子共有6種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；Fe²⁺的價(jià)電子排布式為3d⁶，可用K₃[Fe（CN）₆]來(lái)檢驗(yàn)Fe²⁺，形成的配合物的顏色為特征藍(lán)色，其中[Fe（CN）₆]^3-配離子中的配原子是C．
（3）新制備的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類型為sp³、sp²，1mol乙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為6N_A．乙酸的沸點(diǎn)明顯高于乙醛，其主要原因是CH₃COOH存在分子間氫鍵．Cu₂O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個(gè)氧原子，其余氧原子位于面心和頂點(diǎn)，則該晶胞中有16個(gè)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$\frac{4×27}{6.022×1023×（0.405×10-7）3}$g•cm^-3（不必計(jì)算出結(jié)果）．

Answer 1

分析 （1）晶體對(duì)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(duì)電子數(shù)，失去電子變?yōu)閬嗚F離子時(shí)，失去4s上的電子后形成，亞鐵離子遇到K₃[Fe（CN）₆]變化為特征藍(lán)色，其中[Fe（CN）₆]^3-配離子中的配原子為碳原子；
（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(gè)乙醛分子含有6個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵；乙酸分子間可形成氫鍵導(dǎo)致沸點(diǎn)較高；根據(jù)O數(shù)目和Cu₂O中Cu和O的比例計(jì)算晶胞中Cu原子的數(shù)目；
（4）在Al晶體的一個(gè)晶胞中與它距離相等且最近的Al原子在通過(guò)這個(gè)頂點(diǎn)的三個(gè)面心上，面心占$\frac{1}{2}$，通過(guò)一個(gè)頂點(diǎn)可形成8個(gè)晶胞．

解答 解：（1）從外觀無(wú)法區(qū)分三者，但用X光照射揮發(fā)現(xiàn)：晶體對(duì)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(guò)有無(wú)衍射現(xiàn)象即可確定，
故答案為：X射線衍射；
（2）26號(hào)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(jí)為3d，排布了6個(gè)電子，有6種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可知在3d上存在4個(gè)未成對(duì)電子，失去電子變?yōu)閬嗚F離子時(shí)，失去4s上的2個(gè)電子后形成，因此Fe²⁺的價(jià)電子排布式為3d⁶，可用K₃[Fe（CN）₆]來(lái)檢驗(yàn)Fe²⁺，形成的配合物的顏色為特征藍(lán)色，其中[Fe（CN）₆]^3-配離子中的配原子為碳原子，
故答案為：6；3d⁶；特征藍(lán)色；C；
（3）乙醛中甲基上的C形成4條σ鍵，無(wú)孤電子對(duì)，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(wú)孤電子對(duì)，采取sp²雜化類型；1個(gè)乙醛分子含有6個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，則1mol乙醛含有6molσ鍵，即6N_A個(gè)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(diǎn)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(gè)；
故答案為：sp³、sp²；6N_A；乙酸存在分子間氫鍵；16；
（4）在Al晶體的一個(gè)晶胞中與它距離相等且最近的Al原子在通過(guò)這個(gè)頂點(diǎn)的三個(gè)面心上，面心占$\frac{1}{2}$，通過(guò)一個(gè)頂點(diǎn)可形成8個(gè)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(gè)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=$\frac{m}{V}$=$\frac{4×27}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$=$\frac{4×27}{6.02×1{0}^{23}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：12，$\frac{4×27}{6.02×1{0}^{23}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了晶體的性質(zhì)、原子核外電子排布規(guī)律、共價(jià)鍵類型、氫鍵、雜化類型、晶胞配位數(shù)及密度的計(jì)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(jì)算是本題的難點(diǎn)．