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）基態(tài)Fe原子有______個未成對電子，Fe3+的電子排布式為______�？捎昧蚯杌�鉀檢驗Fe3+，形成的配合物的顏色為______。

（2）新制的Cu(OH)2可將乙醛（CH3CHO）氧化成乙酸，而自身還原成Cu2O。1mol乙醛分子中含有的鍵的數(shù)目為______。乙醛中碳原子的雜化軌道類型為______，乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是______。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。

（3）Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞邊長a0.405nm，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。（阿伏加德羅常數(shù)用NA表示）

Answer 1

【答案】4 3d5 血紅色 6NA sp2和sp3 乙酸分子間存在氫鍵，而乙醛分子間不能形成氫鍵 16 12

【解析】

根據(jù)基態(tài)原子的電子排布確定其未成對電子數(shù)及其離子的價電子排布；根據(jù)乙醛的分子結(jié)構(gòu)確定其中σ鍵的數(shù)目及其碳原子的雜化方式 ；根據(jù)氫鍵對物質(zhì)的溶解性的影響分析有機物的溶解性；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)和均攤法確定晶胞中的原子數(shù)；根據(jù)晶胞的質(zhì)量和體積確定其密度。

（1）Fe是26號元素，基態(tài)Fe原子的價電子排布式為3d64s2，故其有4個未成對電子，其在化學反應(yīng)中優(yōu)先失去最外層電子，故Fe3+的電子排布式為[Ar] 3d5。實驗室常用硫氰化鉀檢驗Fe3+，形成的一系列配合物在水溶液中的的顏色為血紅色。

（2）乙醛的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CHO，分子中除C=O鍵是雙鍵外，其余的均為σ鍵，雙鍵中有一個是σ鍵，因此，1mol乙醛分子中含有的鍵的數(shù)目為6NA。乙醛中醛基中的碳原子形成3個σ鍵和一個π，故其雜化軌道類型為sp2，而甲基中的碳原子只形成4個，σ鍵，故該碳原子的雜化方式為sp3；乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是乙酸分子間存在氫鍵，而乙醛分子間不能形成氫鍵。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，則該晶胞中占有氧原子的個數(shù)為4+8，所以，根據(jù)化學式Cu2O可知，該晶胞中有16個銅原子。

（3）Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞邊長a0.405nm，面心立方的金屬原子的配位數(shù)均為12，故晶胞中鋁原子的配位數(shù)為12。該晶胞中占有鋁原子的數(shù)目為8，則晶胞的質(zhì)量為，晶胞的體積為，所以，Al單質(zhì)的密度為 gcm-3。