Question

16．早期發現的一種天然二十面準晶體顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成．回答下列問題：
（1）基態Fe原子有4個未成對電子，Fe³⁺的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，可用硫氰化鉀檢驗Fe³⁺，形成的配合物的顏色為血紅色．
（2）新制備的Cu（OH）₂可將乙醛（CH₃CHO）氧化成乙酸，而自身還原成Cu₂O，乙醛中碳原子的雜化軌道類型為sp³、sp²；1mol乙醛分子中含有的σ鍵的數目為6N_A，乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是乙酸存在分子間氫鍵．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16個銅原子．

Answer 1

分析 （1）Fe元素基態原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，可知在3d上存在4個未成對電子，先失去4s上的2個電子后、再失去3d上的1個電子形成Fe³⁺，硫氰化鐵為血紅色；
（2）乙醛中甲基上的C形成4個σ鍵，無孤電子對，碳原子雜化軌道數目為4，醛基中的C形成3個σ鍵和1個π鍵，無孤電子對，碳原子雜化軌道數目為3；單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵；乙酸分子間可形成氫鍵，乙醛不能形成氫鍵，所以乙酸的沸點高于乙醛；
根據均攤法計算晶胞中氧原子數目，再結合Cu₂O中Cu原子、O原子是數目之比2：1計算Cu原子數目．

解答 解：（1）Fe元素基態原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，可知在3d上存在4個未成對電子，先失去4s上的2個電子后、再失去3d上的1個電子形成Fe³⁺，Fe³⁺的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，硫氰化鐵為血紅色，
故答案為：4；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；血紅色；
（2）乙醛中甲基上的C形成4個σ鍵，無孤電子對，碳原子雜化軌道數目為4，為sp³雜化，醛基中的C形成3個σ鍵和1個π鍵，無孤電子對，碳原子雜化軌道數目為3，為sp²雜化；
單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵，1個乙醛分子含有6個σ鍵和一個π鍵，則1mol乙醛含有6molσ鍵，即6N_A個σ鍵；
乙酸分子間可形成氫鍵，乙醛不能形成氫鍵，所以乙酸的沸點高于乙醛；
該晶胞中O原子數為4×1+6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=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，即為16個；
故答案為：sp³、sp²；6N_A；乙酸存在分子間氫鍵；16．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、配合物、雜化方式判斷、化學鍵、羥基、晶胞計算等，難度不大，注意對基礎知識的理解掌握．