Question

4．鐵和銅都是日常生活中常見的金屬，有著廣泛的用途．請回答下列問題：
（1）Fe³⁺的外圍電子排布式為3d⁵．
（2）配合物Fe（CO）_x 常溫下呈液態(tài)，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe（CO）_x 晶體屬于分子晶體（填晶體類型）．
（3）Cu的晶胞如圖所示，則晶體Cu的堆積方式為面心立方最密堆積．
（4）若Cu單質(zhì)的晶體密度為ρ g/cm³，Cu的相對原子質(zhì)量為M g/mol，阿伏加德羅常數(shù)為N_Amol^-1，則Cu的原子半徑為$\frac{\sqrt{2}}{4}×\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$cm．
（5）Cu₂O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)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）根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律，鐵原子核外有26個電子；
（2）分子晶體的熔沸點較低；
（3）圖所示晶胞屬于面心立方最密堆積；
（4）利用均攤法計算該晶胞中鐵原子個數(shù)，再結(jié)合密度公式進(jìn)行計算；
（5）根據(jù)O數(shù)目和Cu₂O中Cu和O的比例計算晶胞中Cu原子的數(shù)目．

解答 解：（1）Fe原子核外有26個電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律，F(xiàn)e原子核外電子排布為[Ar]3d⁶4s² 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，F(xiàn)e³⁺的外圍電子排布式為3d⁵，
故答案為：3d⁵；
（2）分子晶體的熔沸點較低，根據(jù)題給信息知，該物質(zhì)的熔沸點較低，所以為分子晶體，
故答案為：分子晶體；
（3）圖所示晶胞屬于面心立方最密堆積，則晶體Cu的堆積方式為面心立方最密堆積，故答案為：面心立方最密堆積；
（4）一個Cu晶胞中Cu原子的數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質(zhì)量m=$\frac{M}{{N}_{A}}×4$，假設(shè)Cu的原子半徑為r，晶胞體積V=$（\frac{4r}{\sqrt{2}}）^{3}$，晶胞密度$ρ=\frac{m}{V}$，則r=$\frac{\sqrt{2}}{4}×\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{4}×\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$；
（5）該晶胞中O原子數(shù)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(shù)為O原子數(shù)的2倍，即為16個，
故答案為：16．

點評 本題涉及晶胞的計算、晶體類型的判斷、阿伏伽德羅常數(shù)的有關(guān)計算等知識點的考查，難點是晶胞的計算，要求學(xué)生有豐富的空間想象能力及計算能力，難度較大．