Question

【題目】【化學——選修3：物質結構與性質】

I．2015年國產C919大型客機正式下線，標志著我國成為世界上少數幾個具有自行研制大型飛機的國家之一，標志著我國航空工業進入了新的發展階段。

（1）飛機的外殼通常采用鎂－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）現代飛機為了減輕質量而不減輕外殼承壓能力，通常采用復合材料--玻璃纖維增強塑料，其成分之一為環氧樹脂，常見的E51型環氧樹脂中部分結構如下圖所示：

其中碳原子的雜化方式為 ，個數比為 。

II．大型飛機的發動機被譽為航空工業皇冠上的“寶石”。制造過程中通常采用碳化鎢做關鍵部位的材料。

（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構， 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。在此結構中，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）假設該部分晶體的體積為Vcm3，碳化鎢的摩爾質量為M g/mol，密度為b g/cm3,則阿伏加德羅常數NA用上述數據可以表示為 。

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，根據核外電子排布規律，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，相對比較穩定，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）根據環氧樹脂的結構簡式可知，分子中碳元素部分形成單鍵，部分形成苯環，因此碳原子的雜化軌道類型是sp2、sp3；對應個數比為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）碳化鎢晶體結構類似于金屬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，所以配位數減半為6個，即在此結構中，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＝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。已經知道晶胞體積，根據密度＝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。