Question

【化学——选修3：物质结构与性质】

I．2015年国产C919大型客机正式下线，标志着我国成为世界上少数几个具有自行研制大型飞机的国家之一，标志着我国航空工业进入了新的发展阶段。

（1）飞机的外壳通常采用镁－铝合金材料，铝的价电子排布图为          ，第一电离能：镁          （填“大于”或“小于”）铝。

（2）现代飞机为了减轻质量而不减轻外壳承压能力，通常采用复合材料--玻璃纤维增强塑料，其成分之一为环氧树脂，常见的E51型环氧树脂中部分结构如下图所示：

其中碳原子的杂化方式为                 ，个数比为                    。

II．大型飞机的发动机被誉为航空工业皇冠上的“宝石”。制造过程中通常采用碳化钨做关键部位的材料。

（3）钨元素位于周期表的第六周期第VIB族，请写出其外围电子排布式                 ；

（4）下图为碳化钨晶体的一部分结构， 碳原子嵌入金属钨的晶格的间隙，并不破坏原有金属的晶格，形成填隙+固溶体，也称为填隙化合物。在此结构中，其中钨原子有              个，1个钨原子周围距离钨原子最近的碳原子有            个 ，下列金属元素的堆积方式与碳化钨晶胞中碳原子和钨原子所处位置类似的是           。

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

（5）假设该部分晶体的体积为Vcm³，碳化钨的摩尔质量为M g/mol，密度为b g/cm³,则阿伏加德罗常数N_A用上述数据可以表示为              。

Answer

（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】

试题分析：（1）铝是13号元素，最外层有3个电子，根据核外电子排布规律，铝的价电子排布图为；镁、铝属于同一周期元素，镁原子的最外层电子排布为2s2，处于全充满状态，相对比较稳定，第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能都大，所以第一电离能：镁大于铝；

（2）根据环氧树脂的结构简式可知，分子中碳元素部分形成单键，部分形成苯环，因此碳原子的杂化轨道类型是sp2、sp3；对应个数比为12：6＝2：1。

（3）钨元素位于周期表的第六周期第VIB族，其外围电子排布式为5d56s1。

（4）碳化钨晶体结构类似于金属Zn、Ti、Mg的六方最密堆积，差别在于每层是碳和钨交替排列的，所以配位数减半为6个，即在此结构中，其中钨原子有6个，1个钨原子周围距离钨原子最近的碳原子有6个，下列金属元素的堆积方式与碳化钨晶胞中碳原子和钨原子所处位置类似的是C。

（5）利用均摊法计算，该晶胞中钨原子个数＝2×6×1/3×1/2+2×1/2+1+6×1/3＝6个，晶胞中碳原子各为6个。已经知道晶胞体积，根据密度＝m÷V，b＝6M÷(NA×V),所以NA＝。

【名师点晴】考查轨道排布图、第一电离能、杂化类型的判断，晶胞的计算等知识。

【名师点睛】该题考查的知识点较多，综合性强。明确核外电子排布规律、元素周期律是解答的关键。难点是晶胞结构分析与计算，注意利用均摊方法可计算晶胞中含有的各种元素原子的个数，根据物质的密度计算公式就可以计算得到晶胞的边长。关于晶胞的计算需要注意：（1）判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目(Na＋用“○”表示)：

每个面上有4个，共计12个。（2）常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空间结构。当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时，可以直接套用某种结构。