Question

5．（1）區分晶體和非晶體常用方法為X-射線衍射實驗．
（2）在Fe原子的電離能中，第4電離能比第3電離能大很多，其主要原因為Fe原子失去三個電子后價電子的排布為3d⁵，3d⁵是一種半充滿結構，根據洪特規則的特例，比較穩定，再電離一個電子就比較難
（3）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．
（4）硼砂是含結晶水的四硼酸鈉，其陰離子X^m-（含B、O、H三種元素）的球棍模型如圖所示：
①在X^m-中，m=2（填數字）硼原子軌道的雜化類型有sp²雜化、sp³雜化；配位鍵存在于
4號與5號原子之間（填原子的數字標號）；
②硼砂晶體由Na⁺、X^m-和H₂O構成，它們之間存在的作用力有BDE（填序號）．
A．金屬鍵　     B．離子鍵　    C．共價鍵       D．氫鍵       E．范德華力．

Answer 1

分析 （1）構成晶體的粒子在微觀空間里呈現周期性的有序排列；
（2）Fe原子失去三個電子后價電子的排布為3d⁵，3d⁵是一種穩定結構；
（3）根據O數目和Cu₂O中Cu和O的比例計算晶胞中Cu原子的數目；
（4）①結合化合價代數和為0的原則判斷m的值，1，3，5，6代表氧原子，2，4代表B原子，2號B形成3個鍵，則B原子為SP²雜化，4號B形成4個鍵，則B原子為SP³雜化； B一般是形成3個鍵，4號B形成4個鍵，其中1個鍵很可能就是配位鍵，配位鍵存在4號與5號之間；
②注意題目要求，鈉離子與X^m-形成離子鍵，結晶水分子間存在氫鍵和范德華力．

解答 解：（1）構成晶體的粒子在微觀空間里呈現周期性的有序排列，晶體的這一結構特征可以通過X-射線衍射圖譜反映出來，因此，區分晶體和非晶體的最可靠的科學方法是對固體進行X-射線衍射實驗，
故答案為：X-射線衍射實驗；
（2）Fe原子失去三個電子后價電子的排布為3d⁵，3d⁵是一種半充滿結構，根據洪特規則的特例，比較穩定，再電離一個電子就比較難，所以第4電離能比第3電離能大很多，
故答案為：Fe原子失去三個電子后價電子的排布為3d⁵，3d⁵是一種半充滿結構，根據洪特規則的特例，比較穩定，再電離一個電子就比較難；
（3）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：16；
（4）①觀察模型，可知X^m-是（H₄B₄O₉）^m-，依據化合價H為+1，B為+3，O為-2，可得m=2，
1，3，5，6代表氧原子，2，4代表B原子，2號B形成3個鍵，則B原子為SP²雜化，4號B形成4個鍵，則B原子為SP³雜化； B一般是形成3個鍵，4號B形成4個鍵，其中1個鍵很可能就是配位鍵，配位鍵存在4號與5號之間，
故答案為：2；sp²雜化、sp³雜化；4號與5號；
②鈉離子與X^m-形成離子鍵，結晶水分子間存在氫鍵和范德華力，
故答案為：BDE．

點評 本題考查較為綜合，題目難度中等，涉及晶體結構、電離能、晶胞的結構及計算、化學鍵等，（4）為易錯點，也是本題難點，答題時要注意審題．