Question

【題目】I．2016年，我國研制的大型運輸機運－20正式進(jìn)入投產(chǎn)，標(biāo)志著我國成為少數(shù)幾個能生產(chǎn)大型軍用運輸機的國家之一。

（1）運－20的外殼大量使用了AM系列Mg-Al-Mn，鋁的價電子排布圖為_________________，第一電離能鋁___________（填“大于”、“等于”或“小于”）鎂

（2）為了減輕飛機的起飛重量并保持機身強度，運－20使用了大量的樹脂材料，其中一種樹脂材料的部分結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中碳原子的雜化方式為___________，其個數(shù)比為___________

II．大型飛機的高推重比發(fā)動機被譽為航空工業(yè)皇冠上的“寶石”，采用大量的金屬鎢作為耐高溫耐磨損材料

（3）鎢元素位于第六周期第VIB族，價電子排布的能級與Cr相同，但排布方式與Cr有所不同，請寫出鎢原子的價層電子排布式___________

（4）圖2為碳和鎢形成的一種化合物的晶胞模型，碳原子和鎢原子個數(shù)比為___________，其中一個鎢原子周圍距離最近且相等的碳原子有___________個。

Answer 1

【答案】 小于 sp2 、sp3 3:1 5d46s2 1:1 6

【解析】

（1）根據(jù)基態(tài)Al原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，確定鋁原子的價電子排布圖；鎂、鋁在元素周期表中位于同一周期，鎂屬于第ⅡA族元素，鋁屬于第ⅢA族元素，基態(tài)第ⅡA族元素的原子最外層電子填充的ns處于全充滿，np處于全空，體系比較穩(wěn)定，故基態(tài)第ⅡA族元素的原子的第一電離能比同周期相鄰主族元素的第一電離能大；

（2）結(jié)合該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式，根據(jù)價層電子對數(shù)確定該物質(zhì)中碳原子的雜化方式；

（3）鎢元素位于第六周期第VIB族，價電子排布的能級與Cr相同，但排布方式與Cr有所不同，根據(jù)鉻原子的價層電子排布式確定鎢原子的價層電子排布式；

（4）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖，在頂點的原子被6個晶胞共用，在面心的原子被2個晶胞共用，在棱上的原子被3個晶胞共用，在體心的原子，不被其他晶胞共用，用于均攤法計算出晶胞中碳原子和鎢原子個數(shù)。

（1）基態(tài)Al原子的價電子排布式為3s23p1，故鋁的價電子排布圖為；基態(tài)Mg原子的核外電子排布式為1s22s22p63s2， Mg元素的3s能級為全滿狀態(tài)，3p能級為全空狀態(tài)，體系比較穩(wěn)定，能量低不容易失去一個電子，所以鋁的第一電離能比鎂低。

（2）根據(jù)該樹脂的結(jié)構(gòu)簡式，分子中的碳原子沒有孤電子對，苯環(huán)中的每個碳原子形成3個鍵，不是苯環(huán)上的碳原子，每個碳原子形成4個鍵， 所以該物質(zhì)中苯環(huán)上的碳原子采用sp2雜化，不是苯環(huán)上的碳原子采用sp3雜化；采用sp2雜化的碳原子數(shù)為6n+6m，采用sp3雜化碳原子數(shù)為2m+2n，故采用sp2雜化的碳原子數(shù)與sp3雜化碳原子數(shù)之比為：(6n+6m)：(2m+2n)=3:1；

（3）鎢元素位于第六周期第VIB族，價電子排布的能級與Cr相同，但排布方式與Cr有所不同，鉻原子的價層電子排布式為3d54s1，故鎢原子的價層電子排布式5d46s2；

（4）碳和鎢形成的一種化合物的晶胞模型，在此結(jié)構(gòu)中鎢原子數(shù)目為1+2×+12×+6×=6，晶胞內(nèi)部有6個C原子，故碳原子和鎢原子個數(shù)比為6:6=1:1；以晶胞體內(nèi)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。

【點晴】

本題考查元素原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)相互關(guān)系的綜合應(yīng)用。需要注意的是，同周期中，元素原子的第一電離能的反常現(xiàn)象，即IIA族、VA族元素原子的價電子排布分別為ns2、ns2np3，其結(jié)構(gòu)分別滿足為全滿和半滿狀態(tài)，這兩族元素原子較為穩(wěn)定，故第一電離能反常。如本題第（1）小題，Mg元素與Al元素第一電離能比較中，Mg>Al，因Mg原子最外層的電子3s能級處于全充滿狀態(tài)，3p能級處于全空狀態(tài)，體系比較穩(wěn)定。