Question

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

(1)準(zhǔn)晶是一種無平移周期序，但有嚴(yán)格準(zhǔn)周期位置序的獨(dú)特晶體，可通過_________方法區(qū)分晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體。

(2)基態(tài)Cu原子最高能層符號(hào)_________，Cu位于周期表________區(qū)；新制備的Cu(OH)2可將丙醛(CH3CH2CHO)氧化成丙酸，而自身還原成Cu2O，Cu2O中Cu元素的化合價(jià)為_________。1mol丙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為_________，丙酸的沸點(diǎn)明顯高于丙醛，其主要原因是_________________。

(3)已知：

①Fe2+與鄰啡羅啉形成的配合物(形成過程如圖)中，配位體為_________________，配位原子數(shù)為__。

②鐵能與氮形成一種磁性材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖，則該磁性材料的化學(xué)式為___________。

③尿素(H2NCONH2)可用于制有機(jī)鐵肥，主要代表有[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3[三硝酸六尿素合鐵(Ⅲ)]。尿素分子中C、N原子的雜化方式分別是________、_________；與NO3-互為等電子體的一種化合物是_________(寫化學(xué)式)。

(4)Al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______，列式表示Al單質(zhì)的密度_________________gcm﹣3(不必計(jì)算出結(jié)果)。

Answer 1

【答案】X射線衍射 N ds +1 9NA 乙酸存在分子間氫鍵 6 Fe4N sp2 sp3 SO3 12

【解析】

（1）區(qū)分晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體可用X射線衍射法；

（2）根據(jù)Cu的核外電子排布判斷Cu的能級(jí)和在周期表中的位置；1個(gè)丙醛分子含有9個(gè)σ鍵，則1mol丙醛含有9molσ鍵；丙酸分子間可形成氫鍵，丙醛不能形成氫鍵，所以丙酸的沸點(diǎn)高于丙醛；

（3）①配位數(shù)就是在配位個(gè)體中與一個(gè)形成體成鍵的配位原子的總數(shù)；

②利用均攤法確定其化學(xué)式；

③由尿素的結(jié)構(gòu)式可知，尿素分子中N原子成3個(gè)單鍵，含有1對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)為4，C原子成2個(gè)C-N鍵、1個(gè)C=O鍵，沒有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為3，據(jù)此判斷；原子總數(shù)相等，價(jià)電子總數(shù)相等的微粒為等電子體，利用代換法書寫；

（4）根據(jù)密度=質(zhì)量/體積進(jìn)行計(jì)算。

（1）從外觀無法區(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，因此通過有無衍射現(xiàn)象即可確定，故答案為：X射線衍射。

（2）Cu原子核外電子數(shù)為29，基態(tài)原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d104s1，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為N；Cu在周期表位于第四周期第IB，所以屬于ds區(qū)；Cu2O中O元素的化合價(jià)為-2價(jià)，根據(jù)化合物的化合價(jià)代數(shù)和為0可知：Cu元素的化合價(jià)為+1價(jià)；1個(gè)丙醛分子含有9個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，則1mol丙醛含有9molσ鍵，即9NA個(gè)σ鍵；丙酸分子間可形成氫鍵，丙醛不能形成氫鍵，所以丙酸的沸點(diǎn)高于丙醛；故答案為：N，ds，+1，9NA，丙酸存在分子間氫鍵。

（3）①配位數(shù)就是在配位個(gè)體中與一個(gè)形成體成鍵的配位原子的總數(shù)，所以Fe2+與鄰啡羅啉形成的配合物（形成過程如圖）中，配位體為，配位數(shù)為6，故答案為：，6。

②鐵原子個(gè)數(shù)=8×+6×=4，氮原子個(gè)數(shù)是1，所以其化學(xué)式為Fe4N，故答案為：Fe4N。

③由尿素分子的結(jié)構(gòu)式可知，尿素分子中C原子成2個(gè)C-N鍵、1個(gè)C=O鍵，沒有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為3，C原子采取sp2雜化，N原子成3個(gè)單鍵，含有1對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)為4，N原子采取sp3雜化；N原子最外層電子數(shù)為5，將N原子及1個(gè)單位負(fù)電荷，可以替換為S原子，故SO3與NO3-互為等電子體故答案為：sp2，sp3，SO3。

（4）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×=12；一個(gè)晶胞中Al原子數(shù)為8×+6×=4，因此Al的密度ρ=m/V=gcm﹣3，故答案為：12，。