Question

【題目】早期發(fā)現(xiàn)的一種天然二十面體準晶顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成，據(jù)此回答下列問題。

(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___________方法區(qū)分晶體、準晶體和非晶體；

(2)CuO在高溫時分解為O2和Cu2O，請從陽離子的結構來說明在高溫時，Cu2O比CuO更穩(wěn)定的原因是__________________________；Cu2O為半導體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，則該晶胞中有_______個銅原子；

(3)經(jīng)驗規(guī)律告訴我們，當成鍵的兩個原子電負性χ的差值Δχ大于1.7時，原子間一般形成的是離子鍵；Δχ小于1.7時，原子間一般形成的是共價鍵。已知χ(Fe)＝1.8，χ(Cl)＝3.1，據(jù)此推斷化合物FeCl3中Fe－Cl鍵的共用電子對偏向______原子(填名稱)，FeCl3屬于__________(填“共價化合物”或“離子化合物”)；

(4)某種磁性氮化鐵的結構如圖所示，N隨機排列在Fe構成的正四面體空隙中。正六棱柱底邊長為a cm，高為c cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該磁性氮化鐵的晶體密度為__________ g/cm3(用代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】X－射線衍射 Cu2O中Cu＋的3d軌道處于全滿的穩(wěn)定狀態(tài)，而CuO中Cu2＋的3d軌道排布為3d9，能量高，不穩(wěn)定 16 氯 共價化合物

【解析】

(1)晶體對X-射線發(fā)生衍射，非晶體不發(fā)生衍射，準晶體介于二者之間；(2)在Cu2O中Cu+原子處于d軌道的全滿的穩(wěn)定狀態(tài)，而若再失去1個電子變?yōu)椴环�(wěn)定狀態(tài)；計算出該晶胞中O原子數(shù)，再由Cu2O中Cu和O的比例判斷該晶胞中銅原子數(shù)；

(3) 氯原子吸引電子的能力大于鐵原子，結合Δχ=χ(Cl) -χ(Fe)＝3.1-1.8＝1.3＜1.7分析解答；

(4)根據(jù)均攤法計算晶胞中原子數(shù)目，再計算晶胞質(zhì)量m，和晶胞體積V，根據(jù)晶體密度ρ=計算。

(1)從外觀無法區(qū)分晶體、準晶體和非晶體，但用X光照射會發(fā)現(xiàn)：晶體對X射線發(fā)生衍射，非晶體不發(fā)生衍射，準晶體介于二者之間，因此通過有無衍射現(xiàn)象即可確定，故答案為：X-射線衍射；

(2)在Cu2O中Cu+原子的核外電子排布為1s22s22p63s23p63d10，處于d軌道的全滿的穩(wěn)定狀態(tài)，而若再失去1個電子變?yōu)?/span>Cu2+時1s22s22p63s23p63d9，是不穩(wěn)定的狀態(tài)，CuO在高溫時分解為O2和Cu2O；該晶胞中O原子數(shù)為4×1+6×+8×=8，由Cu2O中Cu和O的比例可知該晶胞中銅原子數(shù)為O原子數(shù)的2倍，所以該晶胞中含有Cu原子個數(shù)為16個，故答案為：Cu2O中的Cu+3d軌道處于全滿的穩(wěn)定狀態(tài)，而CuO中Cu2+中3d軌道排布為3d9，能量高，不穩(wěn)定；16；

(3) Δχ=χ(Cl) -χ(Fe)＝3.1-1.8＝1.3＜1.7，化合物FeCl3中Fe－Cl鍵為共價鍵，FeCl3屬于共價化合物，氯原子吸引電子的能力大于鐵原子，共用電子對偏向氯原子，故答案為：氯；共價化合物；

(4)圖中結構單元底面為正六邊形，邊長為a cm，底面面積為6××a cm×a cm×sin60°=a2cm2；結構單元的體積V=a2cm2×c cm=a2 c cm3，結構單元中含有N原子數(shù)為2，含有的Fe原子數(shù)為：12×+2×+3=6，該晶胞的質(zhì)量m==g，所以該晶體密度ρ==g/cm3，故答案為：。