Question

【題目】早期發現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，據此回答下列問題。

(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)CuO在高溫時分解為O2和Cu2O，請從陽離子的結構來說明在高溫時，Cu2O比CuO更穩定的原因是__________________________；Cu2O為半導體材料，在其立方晶胞內部有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)經驗規律告訴我們，當成鍵的兩個原子電負性χ的差值Δχ大于1.7時，原子間一般形成的是離子鍵；Δχ小于1.7時，原子間一般形成的是共價鍵。已知χ(Fe)＝1.8，χ(Cl)＝3.1，據此推斷化合物FeCl3中Fe－Cl鍵的共用電子對偏向______原子(填名稱)，FeCl3屬于__________(填“共價化合物”或“離子化合物”)；

(4)某種磁性氮化鐵的結構如圖所示，N隨機排列在Fe構成的正四面體空隙中。正六棱柱底邊長為a cm，高為c cm，阿伏加德羅常數的值為NA，則該磁性氮化鐵的晶體密度為__________ g/cm3(用代數式表示)。

Answer 1

【答案】X－射線衍射 Cu2O中Cu＋的3d軌道處于全滿的穩定狀態，而CuO中Cu2＋的3d軌道排布為3d9，能量高，不穩定 16 氯 共價化合物

【解析】

(1)晶體對X-射線發生衍射，非晶體不發生衍射，準晶體介于二者之間；(2)在Cu2O中Cu+原子處于d軌道的全滿的穩定狀態，而若再失去1個電子變為不穩定狀態；計算出該晶胞中O原子數，再由Cu2O中Cu和O的比例判斷該晶胞中銅原子數；

(3) 氯原子吸引電子的能力大于鐵原子，結合Δχ=χ(Cl) -χ(Fe)＝3.1-1.8＝1.3＜1.7分析解答；

(4)根據均攤法計算晶胞中原子數目，再計算晶胞質量m，和晶胞體積V，根據晶體密度ρ=計算。

(1)從外觀無法區分晶體、準晶體和非晶體，但用X光照射會發現：晶體對X射線發生衍射，非晶體不發生衍射，準晶體介于二者之間，因此通過有無衍射現象即可確定，故答案為：X-射線衍射；

(2)在Cu2O中Cu+原子的核外電子排布為1s22s22p63s23p63d10，處于d軌道的全滿的穩定狀態，而若再失去1個電子變為Cu2+時1s22s22p63s23p63d9，是不穩定的狀態，CuO在高溫時分解為O2和Cu2O；該晶胞中O原子數為4×1+6×+8×=8，由Cu2O中Cu和O的比例可知該晶胞中銅原子數為O原子數的2倍，所以該晶胞中含有Cu原子個數為16個，故答案為：Cu2O中的Cu+3d軌道處于全滿的穩定狀態，而CuO中Cu2+中3d軌道排布為3d9，能量高，不穩定；16；

(3) Δχ=χ(Cl) -χ(Fe)＝3.1-1.8＝1.3＜1.7，化合物FeCl3中Fe－Cl鍵為共價鍵，FeCl3屬于共價化合物，氯原子吸引電子的能力大于鐵原子，共用電子對偏向氯原子，故答案為：氯；共價化合物；

(4)圖中結構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°=a2cm2；結構單元的體積V=a2cm2×c cm=a2 c cm3，結構單元中含有N原子數為2，含有的Fe原子數為：12×+2×+3=6，該晶胞的質量m==g，所以該晶體密度ρ==g/cm3，故答案為：。