Question

16．早期發(fā)現(xiàn)的一種天然準晶顆粒由三種Al、Cu、Fe元素組成．回答下列問題：
（1）準晶是一種無平移周期序，但有嚴格準周期位置序的獨特晶體，可通過X-射線衍射方法區(qū)分晶體、準晶體和非晶體．
（2）基態(tài)鐵原子有4個未成對電子，三價鐵離子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵
（3）新制備的氫氧化銅可將乙醛氧化為乙酸，而自身還原成氧化亞銅，乙醛中碳原子的雜化軌道類型為sp³、sp² ；乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是：乙酸的分子間存在氫鍵，增加了分子之間的作用．氧化亞銅為半導體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有四個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，則該晶胞中有16個銅原子．
（4）鋁單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a=0.405nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為12．列式表示鋁單質(zhì)的密度$\frac{4×27}{{N}_{A}×（4.05×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3（不必計算出結(jié)果）

Answer 1

分析 （1）可以通過X-射線衍射方法區(qū)分晶體、準晶體和非晶體；
（2）Fe原子核外電子數(shù)為26，核外電子數(shù)排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，失去4s能級2個電子、3d能級1個形成鐵離子；
（3）乙醛中甲基中C原子形成4個σ鍵，醛基中C原子形成3個σ鍵，均沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目分別為4、3；乙酸分子之間存在氫鍵，沸點高于甲醛的，氧化亞銅的化學式為Cu₂O，根據(jù)均攤法計算晶胞中O原子數(shù)目，結(jié)合化學式中Cu、O原子數(shù)目之比計算晶胞中Cu原子數(shù)目；
（4）鋁單質(zhì)為面心立方晶體，以頂點Al原子為研究對象，與之相鄰的原子處于面心，每個頂點為8個晶胞共用，每個面心為2個晶胞共用，根據(jù)均攤法計算晶胞中Al原子數(shù)目，結(jié)合Al的摩爾質(zhì)量表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：（1）晶體有各向異性，非晶體多數(shù)是各向同性，可以通過X-射線衍射方法區(qū)分晶體、準晶體和非晶體，
故答案為：X-射線衍射；
（2）Fe原子核外電子數(shù)為26，核外電子數(shù)排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，失去4s能級2個電子、3d能級1個形成鐵離子，3d能級有4個未成對電子，三價鐵離子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，
故答案為：4；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；
（3）乙醛中甲基中C原子形成4個σ鍵，醛基中C原子形成3個σ鍵，均沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目分別為4、3，碳原子雜化方式為：sp³、sp² 雜化，
乙酸的分子間存在氫鍵，增加了分子之間的作用，乙酸的沸點明顯高于乙醛，
氧化亞銅的化學式為Cu₂O，晶胞中O原子數(shù)目為4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，氧化亞銅中Cu、O原子數(shù)目之比為2：1，故晶胞中Cu原子數(shù)目為8×2=16，
故答案為：sp³、sp² ；乙酸的分子間存在氫鍵，增加了分子之間的作用；16；
（4）鋁單質(zhì)為面心立方晶體，以頂點Al原子為研究對象，與之相鄰的原子處于面心，每個頂點為8個晶胞共用，每個面心為2個晶胞共用，則晶胞中鋁原子的配位數(shù)為 $\frac{3×8}{2}$=12，晶胞中Al原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞質(zhì)量為$\frac{4×27}{{N}_{A}}$g，則晶胞密度為$\frac{4×27}{{N}_{A}}$g÷（4.05×10^-8 cm）³=$\frac{4×27}{{N}_{A}×（4.05×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：12；$\frac{4×27}{{N}_{A}×（4.05×1{0}^{-10}）^{3}}$．

點評 本題考查晶胞計算、核外電子排布式、晶體與非晶體、雜化方式、氫鍵等，掌握均攤法進行晶胞有關計算，熟記中學常見晶胞結(jié)構．