Question

〔化學—選修3：物質結構與性質〕(15分)
早期發現的一種天然準晶顆粒由三種Al、Cu、Fe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）基態鐵原子有        個未成對電子，三價鐵離子的電子排布式為：            可用硫氰化鉀奉驗三價鐵離子，形成配合物的顏色為             
（3）新制備的氫氧化銅可將乙醛氧化為乙酸，而自身還原成氧化亞銅，乙醛中碳原子的雜化軌道類型為 ；一摩爾乙醛分子中含有的σ鍵的數目為：              。乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是：                       。氧化亞銅為半導體材料，在其立方晶胞內部有四個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，則該晶胞中有             個銅原子。
（4）鋁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            。列式表示鋁單質的密度               g·cm^－3(不必計算出結果)

Answer 1

（1）X射線衍射；（2）4個；血紅色；（3）sp³；sp²；6N_A；乙酸的分子間存在氫鍵，增加了分子之間的相互作用；16；（4）12；

解析試題分析：（2）從外觀無法區分三者，但是用X光照射會發現：晶體會對x射線發生衍射，而非晶體不會對x射線發生衍射。準晶體介于二者之間。因此通過有無衍射現象即可確定。（2）26號元素Fe核外電子排布是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²,即可見在基態Fe原子上有4個個未成對的電子，當Fe原子失去4s的2個電子后，再失去1個3d電子就得到了Fe³⁺. 因此Fe³⁺的電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵. Fe³⁺與SCN^-形成的多種配位化合物的顏色但是血紅色的。可利用這一性質來檢驗Fe³⁺。（3）新制的Cu(OH)₂在加入時可將乙醛(CH₃CHO)氧化為乙酸，而它自身則被還原為磚紅色的Cu₂O。反應的方程式是：CH₃CHO+ 2Cu(OH)₂=CH₃COOH+Cu₂O↓+2H₂O。在分子乙醛中，甲基碳原子的雜化軌道類型為上是sp³雜化 ；而醛基上碳原子是sp²雜化；乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是 乙酸的相對分子質量比乙醛大，而且在分子間存在氫鍵，增加了分子之間的相互作用，所以沸點比乙醛高。在Cu₂O的一個晶胞中含有的O原子的個數是：4+8×1/8+6×1/2=8.由于Cu:O=2:1.因此在一個晶胞中含有的Cu原子的個數是16個。（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，而通過一個頂點可以形成8個晶胞，由于每個面重復數了2次，所以在晶胞中原子的配位數為（3×8）÷2=12.在一個晶胞中含有的Al原子的個數是8×1/8+6×1/2=4.因此Al單質的密度g/cm³.
考點：考查晶體、非晶體、準晶體的區分方法、原子結構、離子的檢驗、金屬晶體的密度計算的知識。