Question

〔化学—选修3：物质结构与性质〕(15分)
早期发现的一种天然准晶颗粒由三种Al、Cu、Fe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）基态铁原子有        个未成对电子，三价铁离子的电子排布式为：            可用硫氰化钾奉验三价铁离子，形成配合物的颜色为             
（3）新制备的氢氧化铜可将乙醛氧化为乙酸，而自身还原成氧化亚铜，乙醛中碳原子的杂化轨道类型为 ；一摩尔乙醛分子中含有的σ键的数目为：              。乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是：                       。氧化亚铜为半导体材料，在其立方晶胞内部有四个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有             个铜原子。
（4）铝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            。列式表示铝单质的密度               g·cm^－3(不必计算出结果)

Answer 1

（1）X射线衍射；（2）4个；血红色；（3）sp³；sp²；6N_A；乙酸的分子间存在氢键，增加了分子之间的相互作用；16；（4）12；

试题分析：（2）从外观无法区分三者，但是用X光照射会发现：晶体会对x射线发生衍射，而非晶体不会对x射线发生衍射。准晶体介于二者之间。因此通过有无衍射现象即可确定。（2）26号元素Fe核外电子排布是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²,即可见在基态Fe原子上有4个个未成对的电子，当Fe原子失去4s的2个电子后，再失去1个3d电子就得到了Fe³⁺. 因此Fe³⁺的电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵. Fe³⁺与SCN^-形成的多种配位化合物的颜色但是血红色的。可利用这一性质来检验Fe³⁺。（3）新制的Cu(OH)₂在加入时可将乙醛(CH₃CHO)氧化为乙酸，而它自身则被还原为砖红色的Cu₂O。反应的方程式是：CH₃CHO+ 2Cu(OH)₂=CH₃COOH+Cu₂O↓+2H₂O。在分子乙醛中，甲基碳原子的杂化轨道类型为上是sp³杂化 ；而醛基上碳原子是sp²杂化；乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是 乙酸的相对分子质量比乙醛大，而且在分子间存在氢键，增加了分子之间的相互作用，所以沸点比乙醛高。在Cu₂O的一个晶胞中含有的O原子的个数是：4+8×1/8+6×1/2=8.由于Cu:O=2:1.因此在一个晶胞中含有的Cu原子的个数是16个。（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，而通过一个顶点可以形成8个晶胞，由于每个面重复数了2次，所以在晶胞中原子的配位数为（3×8）÷2=12.在一个晶胞中含有的Al原子的个数是8×1/8+6×1/2=4.因此Al单质的密度g/cm³.