Question

【题目】早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Cu、Fe、Al三种金属元素组成，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)基态Cu原子最高能层符号_________，Cu位于周期表________区；新制备的Cu(OH)2可将丙醛(CH3CH2CHO)氧化成丙酸，而自身还原成Cu2O，Cu2O中Cu元素的化合价为_________。1mol丙醛分子中含有的σ键的数目为_________，丙酸的沸点明显高于丙醛，其主要原因是_________________。

(3)已知：

①Fe2+与邻啡罗啉形成的配合物(形成过程如图)中，配位体为_________________，配位原子数为__。

②铁能与氮形成一种磁性材料，其晶胞结构如图，则该磁性材料的化学式为___________。

③尿素(H2NCONH2)可用于制有机铁肥，主要代表有[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3[三硝酸六尿素合铁(Ⅲ)]。尿素分子中C、N原子的杂化方式分别是________、_________；与NO3-互为等电子体的一种化合物是_________(写化学式)。

(4)Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0.405nm，晶胞中铝原子的配位数为______，列式表示Al单质的密度_________________gcm﹣3(不必计算出结果)。

Answer 1

【答案】X射线衍射 N ds +1 9NA 乙酸存在分子间氢键 6 Fe4N sp2 sp3 SO3 12

【解析】

（1）区分晶体、准晶体和非晶体可用X射线衍射法；

（2）根据Cu的核外电子排布判断Cu的能级和在周期表中的位置；1个丙醛分子含有9个σ键，则1mol丙醛含有9molσ键；丙酸分子间可形成氢键，丙醛不能形成氢键，所以丙酸的沸点高于丙醛；

（3）①配位数就是在配位个体中与一个形成体成键的配位原子的总数；

②利用均摊法确定其化学式；

③由尿素的结构式可知，尿素分子中N原子成3个单键，含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，C原子成2个C-N键、1个C=O键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，据此判断；原子总数相等，价电子总数相等的微粒为等电子体，利用代换法书写；

（4）根据密度=质量/体积进行计算。

（1）从外观无法区分三者，但用X光照射挥发现：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）Cu原子核外电子数为29，基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，电子占据的最高能层符号为N；Cu在周期表位于第四周期第IB，所以属于ds区；Cu2O中O元素的化合价为-2价，根据化合物的化合价代数和为0可知：Cu元素的化合价为+1价；1个丙醛分子含有9个σ键和一个π键，则1mol丙醛含有9molσ键，即9NA个σ键；丙酸分子间可形成氢键，丙醛不能形成氢键，所以丙酸的沸点高于丙醛；故答案为：N，ds，+1，9NA，丙酸存在分子间氢键。

（3）①配位数就是在配位个体中与一个形成体成键的配位原子的总数，所以Fe2+与邻啡罗啉形成的配合物（形成过程如图）中，配位体为，配位数为6，故答案为：，6。

②铁原子个数=8×+6×=4，氮原子个数是1，所以其化学式为Fe4N，故答案为：Fe4N。

③由尿素分子的结构式可知，尿素分子中C原子成2个C-N键、1个C=O键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，C原子采取sp2杂化，N原子成3个单键，含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，N原子采取sp3杂化；N原子最外层电子数为5，将N原子及1个单位负电荷，可以替换为S原子，故SO3与NO3-互为等电子体故答案为：sp2，sp3，SO3。

（4）在Al晶体的一个晶胞中与它距离相等且最近的Al原子在通过这个顶点的三个面心上，面心占1/2，通过一个顶点可形成8个晶胞，因此该晶胞中铝原子的配位数为8×3×=12；一个晶胞中Al原子数为8×+6×=4，因此Al的密度ρ=m/V=gcm﹣3，故答案为：12，。