题目内容

18．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X-射线衍射方法区分晶体、准晶体和非晶体；
（2）基态铁原子有4个未成对电子，三价铁离子的电子排布式为：1s22s22p43s23p43d5可用硫氰化钾检验三价铁离子，形成配合物的颜色为血红色；
（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sp3、sp2，一摩尔乙醛分子中含有的σ键的数目为6NA．乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是：CH3COOH的相对分子质量大于乙醛并且醋酸存在分子间氢键．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16个铜原子；
（4）铝单质为面心立方晶体，其晶胞参数a=0.405nm（晶胞参数就是晶胞立方体的边长），晶胞中铝原子的配位数为12．列式表示铝单质的密度$\frac{4×27}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm-3（不必计算出结果）．

分析 （1）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；
（2）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，铁离子遇硫氰化钾，溶液为血红色；
（3）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；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）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）26号元素Fe基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，基态Fe原子核外处在能量最高的能级为3d，排布了6个电子，有6种不同的运动状态，可知在3d上存在4个未成对电子，失去电子变为铁离子时，三价铁离子的电子排布式为1s22s22p43s23p43d5，可用硫氰化钾检验三价铁离子，形成配合物的颜色为血红色，
故答案为：4；1s22s22p43s23p43d5；血红色；
（3）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；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；
故答案为：sp3、sp2；6NA；CH3COOH的相对分子质量大于乙醛并且醋酸存在分子间氢键；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=$\frac{m}{V}$=$\frac{4×27}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm-3，
故答案为：12；$\frac{4×27}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$．

点评 本题考查晶胞计算等，涉及晶体的性质、原子核外电子排布规律、共价键类型、氢键、杂化类型、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．

练习册系列答案
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