Question

AA705合金(含Al、Zn、Mg和Cu)几乎与钢一样坚固，但重量仅为钢的三分之一，已被用于飞机机身和机翼、智能手机外壳上等。但这种合金很难被焊接。最近科学家将碳化钛纳米颗粒(大小仅为十亿分之一米)注入AA7075的焊丝内，让这些纳米颗粒充当连接件之间的填充材料。注入了纳米粒子的填充焊丝也可以更容易地连接其他难以焊接的金属和金属合金。回答下列问题:

(1)第三周期某元素的前5个电子的电离能如图1所示。该元素是__________(填元素符号)，判断依据是__________。

(2)CN^-、NH₃、H₂O和OH^—等配体都能与Zn^2＋形成配离子。1mol[Zn(NH₃)₄]^2＋含__________molσ键，中心离子的配位数为__________。

(3)铝镁合金是优质储钠材料，原子位于面心和顶点，其晶胞如图2所示。1个铝原子周围有__________个镁原子最近且等距离。

(4)在二氧化钛和光照条件下，苯甲醇可被氧化成苯甲醛:

①苯甲醇中C原子杂化类型是__________。

②苯甲醇的沸点高于苯甲醛，其原因是__________。

(5)钛晶体有两种品胞，如图所示。

①如图3所示，晶胞的空间利用率为________(用含π的式子表示)。

②已知图4中六棱柱边长为xcm，高为ycm。该钛晶胞密度为Dg·cm^-3，N_A为__________mol^-1(用含xy和D的式子表示)。

Answer

Mg I3是I2的5倍多，说明最外层有2个电子 16 4 8 sp2、sp3 苯甲醇分子间存在氢键，苯甲醛分子间不存在氢键 ×100%

【解析】

(1)根据电离能的突变判断最外层电子，结合该元素为第三周期元素分析；

(2)所有单键包括配位键均为σ键，双键中有一个为σ键，每个NH3分子中含有3个N-H键，中心原子Zn与四个N原子之间存在配位键；

(3)晶胞中每个侧面的4个顶点上的镁原子和面心上的镁原子到Al原子的距离相等且最近；

(4)①苯环上碳原子形成3个共用电子对，而-CH2OH中C原子形成4个共用电子对；

②分子间的氢键对物质的沸点影响较大，苯甲醇分子间存在氢键；

(5)①由图3可知，晶胞中钛原子的数目为1+8×=2，设原子半径为r，则晶胞的对角线为4r，晶胞的边长为，由此计算空间利用率；

②图4晶胞中钛原子的数目为3+2×+12×=6，晶胞的质量为g，六棱柱边长为x cm，高为y cm，则晶胞的体积为x2ycm3，再结合晶胞的密度计算NA。

(1)由图1可知电离能I3是I2的5倍多，说明最外层有2个电子，结合该元素是第三周期元素，则该元素为第三周期第ⅡA元素，此元素为镁，元素符号为Mg；

(2)所有单键包括配位键均为σ键，双键中有一个为σ键，每个NH3分子中含有3个N-H键，中心原子Zn与四个N原子之间存在配位键，则1mol [Zn(NH3)4]2+含(4+3×4)mol=16molσ键，配位体为NH3，中心离子Zn2+的配位数为4；

(3)晶胞中每个侧面的4个顶点上的镁原子和面心上的镁原子到Al原子的距离相等且最近，则每个铝原子周围距离最近的镁原子有8个；

(4)①苯环上碳原子形成3个共用电子对，碳原子的杂化类型是sp2，而-CH2OH中C原子形成4个共用电子对，碳原子的杂化类型是sp3；

②苯甲醇分子间存在氢键，而苯甲醛分子间不存在氢键，导致苯甲醇的沸点明显比苯甲醛高；

(5)①由图3可知，晶胞中钛原子的数目为1+8×=2，设原子半径为r，则晶胞的对角线为4r，晶胞的边长为，则空间利用率为×100%=π×100%；

②图4晶胞中钛原子的数目为3+2×+12×=6，晶胞的质量为g，六棱柱边长为xcm，高为ycm，则晶胞的体积为x2ycm3，则D=cm3，由此计算得NA=mol-1。