题目内容

6.(1)基态Fe原子有4个未成对电子,Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5.
(2)乙醛中碳原子的杂化轨道类型为sp3、sp2,1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为6NA,乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是乙酸存在分子间氢键.
(3)半导体材料氧化亚铜的晶胞是立方晶胞,在该立方晶胞中,内部有4个氧原子,其余氧原子位于立方晶胞的面心和顶点处,则1mol该晶胞中有16mol Cu原子.
(4)铝单质是面心立方晶胞,只有在面心和顶点上才有铝原子,其余位置无铝原子,其晶胞的边长为a cm.则该晶胞的铝原子的配位数是12,铝单质的密度为$\frac{4×27}{6.02×10{\;}^{23}×(0.405×10{\;}^{-7}){\;}^{3}}$g/cm3(只写出表达式.该题中阿伏伽德罗常数为NA mol-1)

分析 (1)根据Fe原子的核外电子排布式确定未成对电子数,失去电子变为铁离子时,先失去4s上的电子后失去3d上的电子;
(2)乙醛中甲基上的C采取sp3杂化类型,醛基中的C采取sp2杂化类型;1个乙醛分子含有6个σ键和一个π键;乙酸分子间可形成氢键导致沸点较高;(3)根据O数目和Cu2O中Cu和O的比例计算晶胞中Cu原子的数目;
(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$\frac{1}{2}$,通过一个顶点可形成8个晶胞.

解答 解:(1)26号元素Fe基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,可知在3d上存在4个未成对电子,失去电子变为铁离子时,先失去4s上的2个电子后失去3d上的1个电子,因此Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,
故答案为:4;1s22s22p63s23p63d5;
(2)乙醛中甲基上的C形成4条σ键,无孤电子对,因此采取sp3杂化类型,醛基中的C形成3条σ键和1条π键,无孤电子对,采取sp2杂化类型;1个乙醛分子含有6个σ键和一个π键,则1mol乙醛含有6molσ键,即6NA个σ键;乙酸分子间可形成氢键,乙醛不能形成氢键,所以乙酸的沸点高于乙醛;故答案为:sp3、sp2;6NA;乙酸存在分子间氢键;
(3)该晶胞中O原子数为4×1+6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=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,即为16个,所以1mol该晶胞中有16mol Cu原子;
故答案为:16;
(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$\frac{1}{2}$,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×$\frac{1}{2}$=12;一个晶胞中Al原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4,因此Al的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4×27g}{N{\;}_{A}×(0.405×10{\;}^{-7}cm){\;}^{3}}$=$\frac{4×27}{6.02×10{\;}^{23}×(0.405×10{\;}^{-7}){\;}^{3}}$g•cm-3,
故答案为:12;$\frac{4×27}{6.02×10{\;}^{23}×(0.405×10{\;}^{-7}){\;}^{3}}$.

点评 本题考查了晶体的性质、原子核外电子排布规律、共价键类型、氢键、杂化类型、晶胞配位数及密度的计算,综合性非常强,为历年高考选作常考题型,难度中等,其中晶胞配位数以及密度的计算是本题的难点.

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