题目内容

13．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X射线衍射方法区别晶体、准晶体和非晶体．
（2）基态Fe原子有4个未成对电子，Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5．可用硫氰化钾检验Fe3+，现象是形成血红色溶液．
（3）根据价层电子对互斥理论判断：SO42-的立体构型为正四面体，H3O+的立体构型为三角锥．
（4）新制的Cu（OH）2可将乙醛（CH3CHO）氧化成乙酸，而自身还原成Cu2O．乙醛中碳原子的杂化轨道为sp3、sp2，1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为6NA．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．
（5）Al单质为面心立方晶体，其晶胞如图．晶胞中铝原子的配位数为12．

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，先失去4s上的电子后失去3d上的电子，硫氰化铁为血红色；
（3）根据价层电子对互斥理论确定其空间构型，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，据此分析解答；
（4）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；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；
（5）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，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，硫氰化铁为血红色，所以硫氰化钾检验Fe3+，现象是形成血红色溶液，
故答案为：4；1s22s22p63s23p63d5；形成血红色溶液；
（3）SO42-中心原子S原子成4个σ键、没有孤对电子，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=4+0=4，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，SO42-的立体构型是正四面体；H3O+的中心原子O价层电子对个数=3$+\frac{6-1-1×3}{2}$=4，采取sp3杂化，有一对孤电子对，分子构型为三角锥型，
故答案为：正四面体；三角锥；
（4）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；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；16；
（5）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；
故答案为：12．

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、晶胞配位数计算，综合性非常强，题目难度中等，其中晶胞配位数的计算是本题的难点．

练习册系列答案
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