Question

【选做题——物质结构与性质】

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___________方法区分晶体、准晶体和非晶体。

（2）基态Fe原子有个___________个未成对电子。Fe^3＋的电子排布式为_____________ 。

（3）新制备的Cu(OH)₂可将乙醛(CH₃CHO)氧化为乙酸，而自身还原成Cu₂O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为__________，1 mol乙醛分子中含有的σ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。锗也是一种半导体材料，Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键，从原子结构角度分析，原因是_______________________。

（4）如图是金属Ca和D所形成的某种合金的晶胞结构示意图

镧镍合金与上述合金都具有相同类型的晶胞结构XY_n，它们有很强的储氢能力。已知镧镍合金LaNi_n晶胞体积为9.0×10^－23 cm³，储氢后形成LaNi_nH_4.5合金(氢进入晶胞空隙，体积不变)，则LaNi_n中n＝_____________(填数值)；氢在合金中的密度为_____________。

Answer

（1）X­射线衍射(1分)（2）4(1分)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 (1分)

（3）sp3、sp2 ，6NA(1分)16 Ge原子半径较大，难以形成稳定的π键，不易形成双键或叁键（4）5；0.083g/cm3

【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；

（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；

（3）乙醛中甲基上的C形成4个σ键，无孤电子对，因此采取sp3杂化类型，醛基中的C形成3个σ键和1个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；由于Ge原子半径较大，难以形成稳定的π键，因此不易形成双键或叁键。

（4）Ca、D合金化学式为CaD5，镧镍合金与上述合金都具有相同类型的晶胞结构XYn，所以该镧镍合金中n=5；该物质密度==0.083 g/cm3。

【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；