Question

[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）

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。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________方法区别晶体、准晶体和非晶体。

（2）基态Fe原子有_______个未成对电子，Fe3+的电子排布式为_________。可用硫氰化钾检验Fe3+，形成的配合物的颜色为____________。

（3）新制的Cu(OH)2可将乙醛（CH3CHO）氧化成乙酸，而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道为___________，1mol乙醛分子中含有的键的数目为___________。乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是___________ 。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定点，则该晶胞中有 个铜原子。

（4）Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数nm，晶胞中铝原子的配位数为 。列式表示Al单质的密度 gcm-3。

Answer 1

（1）X射线衍射法，（1分）

（2）4，（1分）1s22s22p63s23p63d5；（1分）血红色。（1分）

（3）sp3、sp2；（2分）6NA；（1分）形成了分子间的氢键，造成沸点升高；（2分）16。（2分）

（4）12；（2分）（2分）

【解析】

试题分析：（1）因为晶体对X射线发生衍射，非晶体不发生衍射，准晶体介于二者之间，因此可以通过X射线衍射区别晶体、准晶体和非晶体。（2）Fe基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，在3d轨道上有4个未成对电子，失去4s上的2个电子和3d上的1个电子，得到Fe3+，所以Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5；（3）乙醛分子结构为，其中甲基上的C形成4条σ键，为sp3杂化，醛基中的C形成3条σ键和1条π键，为sp2杂化；1个乙醛分子中σ键有6个，π键有1个；乙酸分子中含有O-H键，分子间可形成氢键，而乙醛不能形成氢键，所以乙酸的沸点高于乙醛；根据均摊法：该晶胞中O原子数为4×1+6×1/2+8×1/8=8,由由Cu2O化学式可知Cu为O原子数的2倍，即为16个；（4）已知Al为面心立方晶体，则在Al晶体的每一个晶胞中顶点的Al原子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,有8个晶胞通过这个顶点，所以晶胞中铝原子的配位数为(3×1/2)×8=12；由铝的晶胞构成，可得Al单质的密度gcm-3

考点：晶体、准晶体和非晶体，原子核外电子排布式的写法及电子轨道中电子排布规律、氢键、杂化类型、晶胞配位数。