题目内容

【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,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)基态铜原子的电子排布式为______。

(3)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。

(4)Cu2+能与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)形成配离子如图:

该配离子中含有的化学键类型有_______________(填字母序号)。

A.配位键 B.极性键 C.离子键 D.非极性键

(5)羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗暴剂等。1molFe(CO)5分子中含_____________mol σ键。

(6)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(列出计算式)。

【答案】X—射线衍射 1s22s22p63s23p63d104s1 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 ABD 10

【解析】

(1)用X光照射晶体发生衍射,非晶体不发生衍射,准晶体介于二者之间;

(2)Cu为29号元素,位于第三周期第ⅠB族;

(3)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;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;

(4)Cu2+与乙二胺中N原子形成配位键;在配位体H2N-CH2-CH2-NH2中C原子与C原子之间形成非极性键;不同元素的原子之间形成极性键;

(5)Fe与CO形成5个配位键,属于σ键,CO分子中形成1个σ键;

(6)根据均摊法计算晶胞中原子数目,可计算晶胞质量m,由晶胞参数计算晶胞体积V,根据晶体密度ρ=计算即可。

(1)从外观无法区分三者,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X-射线衍射现象即可确定,故答案为:X-射线衍射;

(2)29号元素Cu元素的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,故答案为:1s22s22p63s23p63d104s1;

(3)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;

(4)Cu2+与乙二胺(H2N-CH2-CH2-NH2)中N原子形成配位键;在配位体H2N-CH2-CH2-NH2中C原子与C原子之间形成非极性键;不同元素的原子之间形成极性键,所以该配离子中存在的化学键类型为配位键、极性键、非极性键,故答案为:ABD;

(5)Fe与CO形成5个配位键,属于σ键,CO分子中形成1个σ键,故Fe(CO)5分子含有10个 σ键,1mol Fe(CO)5分子中含10molσ键;故答案为:10;

(6)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°=cm2,结构单元的体积V=×c cm= 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,该晶胞在原子总质量m=g=g,所以该晶体密度ρ==g/cm3,故答案为:。

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