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，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)基態(tài)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(jié)構(gòu)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。

(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(jié)構(gòu)如圖所示

N隨機排列在Fe構(gòu)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(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(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 ABD 10

【解析】

（1）用X光照射晶體發(fā)生衍射，非晶體不發(fā)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(wěn)定狀態(tài)，而若再失去1個電子變?yōu)椴环�(wěn)定狀態(tài)；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；

（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(jù)均攤法計算晶胞中原子數(shù)目，可計算晶胞質(zhì)量m，由晶胞參數(shù)計算晶胞體積V，根據(jù)晶體密度ρ=計算即可。

（1）從外觀無法區(qū)分三者，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X-射線衍射現(xiàn)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(tài)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(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；

（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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)單元的體積V=×c cm= cm3，結(jié)構(gòu)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，該晶胞在原子總質(zhì)量m=g=g，所以該晶體密度ρ==g/cm3，故答案為：。