Question

13．早期發(fā)現(xiàn)的一種天然二十面體準(zhǔn)晶顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成．回答下列問題：
（1）準(zhǔn)晶是一種無(wú)平移周期序，但有嚴(yán)格準(zhǔn)周期位置序的獨(dú)特晶體，可通過X射線衍射方法區(qū)別晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體．
（2）基態(tài)Fe原子有4個(gè)未成對(duì)電子，F(xiàn)e³⁺的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵．可用硫氰化鉀檢驗(yàn)Fe³⁺，現(xiàn)象是形成血紅色溶液．
（3）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷：SO₄^2-的立體構(gòu)型為正四面體，H₃O⁺的立體構(gòu)型為三角錐．
（4）新制的Cu（OH）₂可將乙醛（CH₃CHO）氧化成乙酸，而自身還原成Cu₂O．乙醛中碳原子的雜化軌道為sp³、sp²，1mol乙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為6N_A．Cu₂O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個(gè)氧原子，其余氧原子位于面心和頂點(diǎn)，則該晶胞中有16個(gè)銅原子．
（5）Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞如圖．晶胞中鋁原子的配位數(shù)為12．

Answer 1

分析 （1）晶體對(duì)X射線發(fā)生衍射，非晶體不發(fā)生衍射，準(zhǔn)晶體介于二者之間；
（2）根據(jù)Fe原子的核外電子排布式確定未成對(duì)電子數(shù)，失去電子變?yōu)殍F離子時(shí)，先失去4s上的電子后失去3d上的電子，硫氰化鐵為血紅色；
（3）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其空間構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)，據(jù)此分析解答；
（4）乙醛中甲基上的C采取sp³雜化類型，醛基中的C采取sp²雜化類型；1個(gè)乙醛分子含有6個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵；根據(jù)O數(shù)目和Cu₂O中Cu和O的比例計(jì)算晶胞中Cu原子的數(shù)目；
（5）在Al晶體的一個(gè)晶胞中與它距離相等且最近的Al原子在通過這個(gè)頂點(diǎn)的三個(gè)面心上，面心占$\frac{1}{2}$，通過一個(gè)頂點(diǎn)可形成8個(gè)晶胞．

解答 解：（1）從外觀無(wú)法區(qū)分三者，但用X光照射揮發(fā)現(xiàn)：晶體對(duì)X射線發(fā)生衍射，非晶體不發(fā)生衍射，準(zhǔn)晶體介于二者之間，因此通過有無(wú)衍射現(xiàn)象即可確定，
故答案為：X射線衍射；
（2）26號(hào)元素Fe基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，可知在3d上存在4個(gè)未成對(duì)電子，失去電子變?yōu)殍F離子時(shí)，先失去4s上的2個(gè)電子后失去3d上的1個(gè)電子，因此Fe³⁺的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，硫氰化鐵為血紅色，所以硫氰化鉀檢驗(yàn)Fe³⁺，現(xiàn)象是形成血紅色溶液，
故答案為：4；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；形成血紅色溶液；
（3）SO₄^2-中心原子S原子成4個(gè)σ鍵、沒有孤對(duì)電子，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=4+0=4，雜化軌道數(shù)為4，采取sp³雜化，SO₄^2-的立體構(gòu)型是正四面體；H₃O⁺的中心原子O價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3$+\frac{6-1-1×3}{2}$=4，采取sp³雜化，有一對(duì)孤電子對(duì)，分子構(gòu)型為三角錐型，
故答案為：正四面體；三角錐；
（4）乙醛中甲基上的C形成4條σ鍵，無(wú)孤電子對(duì)，因此采取sp³雜化類型，醛基中的C形成3條σ鍵和1條π鍵，無(wú)孤電子對(duì)，采取sp²雜化類型；1個(gè)乙醛分子含有6個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，則1mol乙醛含有6molσ鍵，即6N_A個(gè)σ鍵；該晶胞中O原子數(shù)為4×1+6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=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，即為16個(gè)；
故答案為：sp³、sp²；6N_A；16；
（5）在Al晶體的一個(gè)晶胞中與它距離相等且最近的Al原子在通過這個(gè)頂點(diǎn)的三個(gè)面心上，面心占$\frac{1}{2}$，通過一個(gè)頂點(diǎn)可形成8個(gè)晶胞，因此該晶胞中鋁原子的配位數(shù)為8×3×$\frac{1}{2}$=12；
故答案為：12．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了晶體的性質(zhì)、原子核外電子排布規(guī)律、共價(jià)鍵類型、氫鍵、雜化類型、晶胞配位數(shù)計(jì)算，綜合性非常強(qiáng)，題目難度中等，其中晶胞配位數(shù)的計(jì)算是本題的難點(diǎn)．