Question

【題目】早期發現的一種天然二十面體準晶顆粒由Cu、Fe、Al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Cu原子最高能層符號_________，Cu位于周期表________區；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元素的化合價為_________。1mol丙醛分子中含有的σ鍵的數目為_________，丙酸的沸點明顯高于丙醛，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_________________，配位原子數為__。

②鐵能與氮形成一種磁性材料，其晶胞結構如圖，則該磁性材料的化學式為___________。

③尿素(H2NCONH2)可用于制有機鐵肥，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_________(寫化學式)。

(4)Al單質為面心立方晶體，其晶胞參數a＝0.405nm，晶胞中鋁原子的配位數為______，列式表示Al單質的密度_________________gcm﹣3(不必計算出結果)。

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）區分晶體、準晶體和非晶體可用X射線衍射法；

（2）根據Cu的核外電子排布判斷Cu的能級和在周期表中的位置；1個丙醛分子含有9個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，所以丙酸的沸點高于丙醛；

（3）①配位數就是在配位個體中與一個形成體成鍵的配位原子的總數；

②利用均攤法確定其化學式；

③由尿素的結構式可知，尿素分子中N原子成3個單鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道數為4，C原子成2個C-N鍵、1個C=O鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為3，據此判斷；原子總數相等，價電子總數相等的微粒為等電子體，利用代換法書寫；

（4）根據密度=質量/體積進行計算。

（1）從外觀無法區分三者，但用X光照射揮發現：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，因此通過有無衍射現象即可確定，故答案為：X射線衍射。

（2）Cu原子核外電子數為29，基態原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d104s1，電子占據的最高能層符號為N；Cu在周期表位于第四周期第IB，所以屬于ds區；Cu2O中O元素的化合價為-2價，根據化合物的化合價代數和為0可知：Cu元素的化合價為+1價；1個丙醛分子含有9個σ鍵和一個π鍵，則1mol丙醛含有9molσ鍵，即9NA個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配位數就是在配位個體中與一個形成體成鍵的配位原子的總數，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，配位數為6，故答案為：，6。

②鐵原子個數=8×+6×=4，氮原子個數是1，所以其化學式為Fe4N，故答案為：Fe4N。

③由尿素分子的結構式可知，尿素分子中C原子成2個C-N鍵、1個C=O鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為3，C原子采取sp2雜化，N原子成3個單鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道數為4，N原子采取sp3雜化；N原子最外層電子數為5，將N原子及1個單位負電荷，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晶體的一個晶胞中與它距離相等且最近的Al原子在通過這個頂點的三個面心上，面心占1/2，通過一個頂點可形成8個晶胞，因此該晶胞中鋁原子的配位數為8×3×=12；一個晶胞中Al原子數為8×+6×=4，因此Al的密度ρ=m/V=gcm﹣3，故答案為：12，。