Question

【題目】早期發現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，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__________方法區分晶體、準晶體和非晶體。

(2)基態銅原子的電子排布式為______。

(3)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更穩定的原因是_________。Cu2O為半導體材料，在其立方晶胞內部有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。

(4)Cu2+能與乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)形成配離子如圖：

該配離子中含有的化學鍵類型有_______________(填字母序號)。

A.配位鍵 B.極性鍵 C.離子鍵 D.非極性鍵

(5)羰基鐵[Fe(CO)5]可用作催化劑、汽油抗暴劑等。1molFe(CO)5分子中含_____________mol σ鍵。

(6)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，阿伏加德羅常數的值為NA，則該磁性氮化鐵的晶體密度為______g/cm3(列出計算式)。

Answer 1

【答案】X—射線衍射 1s22s22p63s23p63d104s1 Cu2O中的Cu+3d軌道處于全滿的穩定狀態，而CuO中Cu2+中3d軌道排布為3d9，能量高，不穩定 16 ABD 10

【解析】

（1）用X光照射晶體發生衍射，非晶體不發生衍射，準晶體介于二者之間；

（2）Cu為29號元素，位于第三周期第ⅠB族；

（3）在Cu2O中Cu+原子處于d軌道的全滿的穩定狀態，而若再失去1個電子變為不穩定狀態；該晶胞中O原子數為4×1+6×+8×=8，由Cu2O中Cu和O的比例可知該晶胞中銅原子數為O原子數的2倍；

（4）Cu2+與乙二胺中N原子形成配位鍵；在配位體H2N-CH2-CH2-NH2中C原子與C原子之間形成非極性鍵；不同元素的原子之間形成極性鍵；

（5）Fe與CO形成5個配位鍵，屬于σ鍵，CO分子中形成1個σ鍵；

（6）根據均攤法計算晶胞中原子數目，可計算晶胞質量m，由晶胞參數計算晶胞體積V，根據晶體密度ρ=計算即可。

（1）從外觀無法區分三者，但用X光照射會發現：晶體對X射線發生衍射，非晶體不發生衍射，準晶體介于二者之間，因此通過有無X-射線衍射現象即可確定，故答案為：X-射線衍射；

（2）29號元素Cu元素的基態原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，故答案為：1s22s22p63s23p63d104s1；

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

（4）Cu2+與乙二胺（H2N-CH2-CH2-NH2）中N原子形成配位鍵；在配位體H2N-CH2-CH2-NH2中C原子與C原子之間形成非極性鍵；不同元素的原子之間形成極性鍵，所以該配離子中存在的化學鍵類型為配位鍵、極性鍵、非極性鍵，故答案為：ABD；

（5）Fe與CO形成5個配位鍵，屬于σ鍵，CO分子中形成1個σ鍵，故Fe（CO）5分子含有10個 σ鍵，1mol Fe（CO）5分子中含10molσ鍵；故答案為：10；

（6）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°=cm2，結構單元的體積V=×c cm= cm3，結構單元中含有N原子數為2，含有的Fe原子數為：12×+2×+3=6，該晶胞在原子總質量m=g=g，所以該晶體密度ρ==g/cm3，故答案為：。