Question

【題目】在普通鋁中加入少量Cu和Mg后，形成一種稱為拉維斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得鋁材的硬度增加、延展性減小，形成所謂“堅(jiān)鋁”，是制造飛機(jī)的主要村料。回答下列問題：

（1）下列狀態(tài)的鎂中，電離最外層一個(gè)電子所需能量最大的是____________(填標(biāo)號(hào))。

A． B． C． D．

（2）乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機(jī)化合物，分子中氮、碳的雜化類型分別是__________、__________。乙二胺能與Mg2+、Cu2+等金屬離子形成穩(wěn)定環(huán)狀離子，其原因是__________，其中與乙二胺形成的化合物穩(wěn)定性相對(duì)較高的是__________(填“Mg2+”或“Cu2+”)。

（3）一些氧化物的熔點(diǎn)如下表所示：

氧化物	Li2O	MgO	P4O6	SO2
熔點(diǎn)/°C	1570	2800	23.8	75.5

解釋表中氧化物之間熔點(diǎn)差異的原因__________。

（4）圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構(gòu)，Mg以金剛石方式堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對(duì)角面取得的截圖。可見，Cu原子之間最短距離x=__________pm，Mg原子之間最短距離y=__________pm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是__________g·cm3(列出計(jì)算表達(dá)式)。

Answer 1

【答案】A sp3 sp3 乙二胺的兩個(gè)N提供孤對(duì)電子給金屬離子形成配位鍵 Cu2＋ Li2O、MgO為離子晶體，P4O6、SO2為分子晶體。晶格能MgO＞Li2O，分子間力（分子量）P4O6＞SO2

【解析】

（1）A.[Ne]3s1屬于基態(tài)的Mg+，由于Mg的第二電離能高于其第一電離能，故其再失去一個(gè)電子所需能量較高；B.[Ne]3s2屬于基態(tài)Mg原子，其失去一個(gè)電子變?yōu)榛鶓B(tài)Mg+； C.[Ne] 3s13p1屬于激發(fā)態(tài)Mg原子，其失去一個(gè)電子所需能量低于基態(tài)Mg原子； D.[Ne] 3p1屬于激發(fā)態(tài)Mg+，其失去一個(gè)電子所需能量低于基態(tài)Mg+，綜上所述，電離最外層一個(gè)電子所需能量最大的是[Ne]3s1，答案選A；

（2）乙二胺中N形成3個(gè)單鍵，含有1對(duì)孤對(duì)電子，屬于sp3雜化；C形成4個(gè)單鍵，不存在孤對(duì)電子，也是sp3雜化；由于乙二胺的兩個(gè)N可提供孤對(duì)電子給金屬離子形成配位鍵，因此乙二胺能與Mg2＋、Cu2＋等金屬離子形成穩(wěn)定環(huán)狀離子；由于銅離子的半徑較大且含有的空軌道多于鎂離子，因此與乙二胺形成的化合物穩(wěn)定性相對(duì)較高的是Cu2＋；

（3）由于Li2O、MgO為離子晶體，P4O6、SO2為分子晶體。晶格能MgO＞Li2O，分子間力（分子量）P4O6＞SO2，所以熔點(diǎn)大小順序是MgO＞Li2O＞P4O6＞SO2；

（4）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知Cu原子之間最短距離為面對(duì)角線的1/4，由于邊長(zhǎng)是a pm，則面對(duì)角線是，則x＝pm；Mg原子之間最短距離為體對(duì)角線的1/4，由于邊長(zhǎng)是a pm，則體對(duì)角線是，則y＝；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知晶胞中含有鎂原子的個(gè)數(shù)是8×1/8+6×1/2+4＝8，則Cu原子個(gè)數(shù)16，晶胞的質(zhì)量是。由于邊長(zhǎng)是a pm，則MgCu2的密度是g·cm3。