Question

【题目】早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成，据此回答下列问题。

(1)准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过___________方法区分晶体、准晶体和非晶体；

(2)CuO在高温时分解为O2和Cu2O，请从阳离子的结构来说明在高温时，Cu2O比CuO更稳定的原因是__________________________；Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有_______个铜原子；

(3)经验规律告诉我们，当成键的两个原子电负性χ的差值Δχ大于1.7时，原子间一般形成的是离子键；Δχ小于1.7时，原子间一般形成的是共价键。已知χ(Fe)＝1.8，χ(Cl)＝3.1，据此推断化合物FeCl3中Fe－Cl键的共用电子对偏向______原子(填名称)，FeCl3属于__________(填“共价化合物”或“离子化合物”)；

(4)某种磁性氮化铁的结构如图所示，N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中。正六棱柱底边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该磁性氮化铁的晶体密度为__________ g/cm3(用代数式表示)。

Answer 1

【答案】X－射线衍射 Cu2O中Cu＋的3d轨道处于全满的稳定状态，而CuO中Cu2＋的3d轨道排布为3d9，能量高，不稳定 16 氯 共价化合物

【解析】

(1)晶体对X-射线发生衍射，非晶体不发生衍射，准晶体介于二者之间；(2)在Cu2O中Cu+原子处于d轨道的全满的稳定状态，而若再失去1个电子变为不稳定状态；计算出该晶胞中O原子数，再由Cu2O中Cu和O的比例判断该晶胞中铜原子数；

(3) 氯原子吸引电子的能力大于铁原子，结合Δχ=χ(Cl) -χ(Fe)＝3.1-1.8＝1.3＜1.7分析解答；

(4)根据均摊法计算晶胞中原子数目，再计算晶胞质量m，和晶胞体积V，根据晶体密度ρ=计算。

(1)从外观无法区分晶体、准晶体和非晶体，但用X光照射会发现：晶体对X射线发生衍射，非晶体不发生衍射，准晶体介于二者之间，因此通过有无衍射现象即可确定，故答案为：X-射线衍射；

(2)在Cu2O中Cu+原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d10，处于d轨道的全满的稳定状态，而若再失去1个电子变为Cu2+时1s22s22p63s23p63d9，是不稳定的状态，CuO在高温时分解为O2和Cu2O；该晶胞中O原子数为4×1+6×+8×=8，由Cu2O中Cu和O的比例可知该晶胞中铜原子数为O原子数的2倍，所以该晶胞中含有Cu原子个数为16个，故答案为：Cu2O中的Cu+3d轨道处于全满的稳定状态，而CuO中Cu2+中3d轨道排布为3d9，能量高，不稳定；16；

(3) Δχ=χ(Cl) -χ(Fe)＝3.1-1.8＝1.3＜1.7，化合物FeCl3中Fe－Cl键为共价键，FeCl3属于共价化合物，氯原子吸引电子的能力大于铁原子，共用电子对偏向氯原子，故答案为：氯；共价化合物；

(4)图中结构单元底面为正六边形，边长为a cm，底面面积为6××a cm×a cm×sin60°=a2cm2；结构单元的体积V=a2cm2×c cm=a2 c cm3，结构单元中含有N原子数为2，含有的Fe原子数为：12×+2×+3=6，该晶胞的质量m==g，所以该晶体密度ρ==g/cm3，故答案为：。