Question

早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题：

（1）准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过________方法区别晶体、准晶体和非晶体。

（2）基态Fe原子有_________个未成对电子，Fe³⁺的电子排布式为             _。可用硫氰化钾检验Fe³⁺，现象是                  。

（3）根据价层电子对互斥理论判断：SO₄^2—的立体构型为_            ，H₃O⁺ 的立体构型为                   。

（4）新制的Cu(OH)₂可将乙醛(CH₃CHO)氧化成乙酸，而自身还原成Cu₂O。乙醛中碳原子的杂化轨道为___________，1mol乙醛分子中含有的键的数目为___________。Cu₂O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有         个铜原子。

（5）Al单质为面心立方晶体，其晶胞如图。晶胞中铝原子的配位数为          。

Answer

（1）X射线衍射法；

（2）4；1s22s22p63s23p63d5；形成血红色溶液；

（3）正四面体； 三角锥形；

（4）sp3、sp2；6NA； 16；

（5）12

【解析】

试题分析：（1）从外观无法区分三者，但用X光照射挥发现：晶体对X射线发生衍射，非晶体不发生衍射，准晶体介于二者之间，因此通过有无衍射现象即可确定，故答案为：X射线衍射；

（2）26号元素Fe基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，可知在3d上存在4个未成对电子，失去电子变为铁离子时，先失去4s上的2个电子后失去3d上的1个电子，因此Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，硫氰化铁为血红色，故答案为：4；1s22s22p63s23p63d5；血红色；

（3）SO42—中心原子S原子成4个σ键、没有孤对电子，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=4+0=4，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，SO42—的VSEPR构型是正四面体；H3O+的中心原子O价层电子对个数=3+(6−1−1×3)=4，采取sp3杂化，有一对孤电子对，分子构型为三角锥型，故答案为：正四面体；三角锥；

（4）乙醛中甲基上的C形成4条σ键，无孤电子对，因此采取sp3杂化类型，醛基中的C形成3条σ键和1条π键，无孤电子对，采取sp2杂化类型；1个乙醛分子含有6个σ键和一个π键，则1mol乙醛含有6molσ键，即6NA个σ键；该晶胞中O原子数为4×1+6×+8×=8，由Cu2O中Cu和O的比例可知该晶胞中铜原子数为O原子数的2倍，即为16个，故答案为：sp3、sp2；6NA；16；

（5）在Al晶体的一个晶胞中与它距离相等且最近的Al原子在通过这个顶点的三个面心上，面心占，通过一个顶点可形成8个晶胞，因此该晶胞中铝原子的配位数为8×3×=12，故答案为：12。

【考点定位】考查晶胞的计算；物质结构中的化学键数目计算；原子核外电子排布；原子轨道杂化方式及杂化类型判断

【名师点晴】本题考查了晶体的性质、原子核外电子排布规律、共价键类型、氢键、杂化类型、晶胞配位数及密度的计算，综合性非常强，为历年高考选作常考题型，其中晶胞配位数以及密度的计算是本题的难点。根据价层电子对互斥理论判断杂化类型：中心原子电子对计算公式：价电子对数n=(中心原子的价电子数+配位原子的价电子数×m±电荷数)。注意：①当上述公式中电荷数为正值时取“-”，电荷数为负值时取“+”；②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零；根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化；