Question

10．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：鎂大于（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1圖所示：

其中碳原子的雜化方式為sp²、sp³，個數比為2：1．
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5d⁴6s²，
（4）圖2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．
A．Fe  CuB．Ti  AuC．Mg  ZnD．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N_A用上述數據可以表示為$\frac{4M}{bV}$．

Answer 1

分析 I．（1）Al原子價電子排布式為3s²3p¹，根據泡利原理、洪特規則畫出價電子排布圖；Mg元素3s能級為全滿穩定狀態，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
（2）分子中碳原子均沒有孤對電子，苯環中C原子形成3個σ鍵、其它碳原子生成4個σ鍵，雜化軌道數目分別為3、4；
II．（3）鎢元素位于周期表的第六周期第VIB族，據此書寫其外圍電子排布式；
（4）利用均攤法計算鎢原子數目，以體內鎢原子可知，1個鎢原子周圍距離鎢原子最近的碳原子有6個，碳化鎢晶胞中碳原子和鎢原子所處位置為六方最密堆積，與Mg的堆積方式相同；
（5）計算結構中W、C原子數目，利用阿伏伽德羅常數表示出質量，再根據m=ρV計算．

解答 解：I．（1）Al原子價電子排布式為3s²3p¹，價電子排布圖為，Mg元素3s能級為全滿穩定狀態，能量較低，Mg的第一電離能大于Al的，
故答案為：；大于；
（2）分子中碳原子均沒有孤對電子，苯環中C原子形成3個σ鍵、其它碳原子生成4個σ鍵，雜化軌道數目分別為3、4，分別采取sp²、sp³ 雜化，二者原子數目之比為12：6=2：1，
故答案為：sp²、sp³；2：1；
II．（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：5d⁴6s²，
故答案為：5d⁴6s²；
（4）在此結構中鎢原子數目為1+2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$+6×$\frac{1}{3}$=6，以體內鎢原子可知，1個鎢原子周圍距離鎢原子最近的碳原子有6個，碳化鎢晶胞中碳原子和鎢原子所處位置為六方最密堆積，與Mg的堆積方式相同，
故答案為：6；6；C；
（5）結構中W原子數目為6、C原子數目為6，則結構質量為4×$\frac{Mg/mol}{{N}_{A}mo{l}^{-1}}$，則4×$\frac{Mg/mol}{{N}_{A}mo{l}^{-1}}$=Vcm³×b g/cm³，故N_A=$\frac{4M}{bV}$，
故答案為：$\frac{4M}{bV}$．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、雜化方式、晶胞結構與計算等，注意識記中學常見晶胞結構，掌握均攤法進行晶胞的有關計算，（3）中價電子書寫為易錯點，識記元素周期表中特殊情況．