Question

【題目】【化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】

I．2015年國產(chǎn)C919大型客機(jī)正式下線，標(biāo)志著我國成為世界上少數(shù)幾個具有自行研制大型飛機(jī)的國家之一，標(biāo)志著我國航空工業(yè)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。

（1）飛機(jī)的外殼通常采用鎂－鋁合金材料，鋁的價電子排布圖為 ，第一電離能：鎂 （填“大于”或“小于”）鋁。

（2）現(xiàn)代飛機(jī)為了減輕質(zhì)量而不減輕外殼承壓能力，通常采用復(fù)合材料--玻璃纖維增強(qiáng)塑料，其成分之一為環(huán)氧樹脂，常見的E51型環(huán)氧樹脂中部分結(jié)構(gòu)如下圖所示：

其中碳原子的雜化方式為 ，個數(shù)比為 。

II．大型飛機(jī)的發(fā)動機(jī)被譽為航空工業(yè)皇冠上的“寶石”。制造過程中通常采用碳化鎢做關(guān)鍵部位的材料。

（3）鎢元素位于周期表的第六周期第VIB族，請寫出其外圍電子排布式 ；

（4）下圖為碳化鎢晶體的一部分結(jié)構(gòu)， 碳原子嵌入金屬鎢的晶格的間隙，并不破壞原有金屬的晶格，形成填隙+固溶體，也稱為填隙化合物。在此結(jié)構(gòu)中，其中鎢原子有 個，1個鎢原子周圍距離鎢原子最近的碳原子有 個 ，下列金屬元素的堆積方式與碳化鎢晶胞中碳原子和鎢原子所處位置類似的是 。

A. Fe Cu B.Ti Au C.Mg Zn D.Cu Ag

（5）假設(shè)該部分晶體的體積為Vcm3，碳化鎢的摩爾質(zhì)量為M g/mol，密度為b g/cm3,則阿伏加德羅常數(shù)NA用上述數(shù)據(jù)可以表示為 。

Answer 1

【答案】（1）（1分），大于（1分）

（2）sp2（1分）sp3（1分）,2：1

（3）5d46s2或者5d56s1（2分）

（4）6（1分），6（1分），C（2分）（5）（3分）

【解析】

試題分析：（1）鋁是13號元素，最外層有3個電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律，鋁的價電子排布圖為；鎂、鋁屬于同一周期元素，鎂原子的最外層電子排布為2s2，處于全充滿狀態(tài)，相對比較穩(wěn)定，第一電離能比同周期相鄰元素的第一電離能都大，所以第一電離能：鎂大于鋁；

（2）根據(jù)環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)簡式可知，分子中碳元素部分形成單鍵，部分形成苯環(huán)，因此碳原子的雜化軌道類型是sp2、sp3；對應(yīng)個數(shù)比為12：6＝2：1。

（3）鎢元素位于周期表的第六周期第VIB族，其外圍電子排布式為5d56s1。

（4）碳化鎢晶體結(jié)構(gòu)類似于金屬Zn、Ti、Mg的六方最密堆積，差別在于每層是碳和鎢交替排列的，所以配位數(shù)減半為6個，即在此結(jié)構(gòu)中，其中鎢原子有6個，1個鎢原子周圍距離鎢原子最近的碳原子有6個，下列金屬元素的堆積方式與碳化鎢晶胞中碳原子和鎢原子所處位置類似的是C。

（5）利用均攤法計算，該晶胞中鎢原子個數(shù)＝2×6×1/3×1/2+2×1/2+1+6×1/3＝6個，晶胞中碳原子各為6個。已經(jīng)知道晶胞體積，根據(jù)密度＝m÷V，b＝6M÷(NA×V),所以NA＝。

【名師點晴】考查軌道排布圖、第一電離能、雜化類型的判斷，晶胞的計算等知識。