Question

4．铁和铜都是日常生活中常见的金属，有着广泛的用途．请回答下列问题：
（1）Fe³⁺的外围电子排布式为3d⁵．
（2）配合物Fe（CO）_x 常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe（CO）_x 晶体属于分子晶体（填晶体类型）．
（3）Cu的晶胞如图所示，则晶体Cu的堆积方式为面心立方最密堆积．
（4）若Cu单质的晶体密度为ρ g/cm³，Cu的相对原子质量为M g/mol，阿伏加德罗常数为N_Amol^-1，则Cu的原子半径为$\frac{\sqrt{2}}{4}×\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$cm．
（5）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16个铜原子．

Answer 1

分析 （1）根据原子核外电子排布规律，铁原子核外有26个电子；
（2）分子晶体的熔沸点较低；
（3）图所示晶胞属于面心立方最密堆积；
（4）利用均摊法计算该晶胞中铁原子个数，再结合密度公式进行计算；
（5）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．

解答 解：（1）Fe原子核外有26个电子，根据核外电子排布规律，Fe原子核外电子排布为[Ar]3d⁶4s² 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，Fe³⁺的外围电子排布式为3d⁵，
故答案为：3d⁵；
（2）分子晶体的熔沸点较低，根据题给信息知，该物质的熔沸点较低，所以为分子晶体，
故答案为：分子晶体；
（3）图所示晶胞属于面心立方最密堆积，则晶体Cu的堆积方式为面心立方最密堆积，故答案为：面心立方最密堆积；
（4）一个Cu晶胞中Cu原子的数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞质量m=$\frac{M}{{N}_{A}}×4$，假设Cu的原子半径为r，晶胞体积V=$（\frac{4r}{\sqrt{2}}）^{3}$，晶胞密度$ρ=\frac{m}{V}$，则r=$\frac{\sqrt{2}}{4}×\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$，
故答案为：$\frac{\sqrt{2}}{4}×\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$；
（5）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：16．

点评 本题涉及晶胞的计算、晶体类型的判断、阿伏伽德罗常数的有关计算等知识点的考查，难点是晶胞的计算，要求学生有丰富的空间想象能力及计算能力，难度较大．