Question

2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈?海姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫．共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功獲得超薄材料石墨烯而獲獎(jiǎng)．制備石墨烯方法有石墨剝離法、化學(xué)氣相沉積法等．石墨烯的球棍模型示意圖如圖1：

（1）下列有關(guān)石墨烯說法正確的是

BD

．
A．石墨烯的結(jié)構(gòu)與金剛石相似
B．石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面
C．12g石墨烯含σ鍵數(shù)為N_A
D．從石墨剝離得石墨烯需克服石墨層與層之間的分子間作用力
（2）化學(xué)氣相沉積法是獲得大量石墨烯的有效方法之一，催化劑為金、銅、鈷等金屬或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一種或任意組合．
①鈷原子在基態(tài)時(shí)，核外電子排布式為

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²

．
②乙醇沸點(diǎn)比氯乙烷高，主要原因是

乙醇分子間存在氫鍵，使得其溶沸點(diǎn)升高，而乙烷不存在氫鍵

．
③金與銅可形成的金屬互化物合金（如圖2），它的化學(xué)式可表示為

Cu₃Au或AuCu₃

．
④下列含碳源中屬于非極性分子的是

abc

a．甲烷
b．乙炔
c．苯
d．乙醇
⑤酞菁與酞菁銅染料分子結(jié)構(gòu)如圖3，酞菁分子中氮原子采用的雜化方式是

sp³和sp²

；酞菁銅分子中心原子的配位數(shù)為

2

．

Answer 1

分析：（1）A．石墨烯是平面結(jié)構(gòu)，金剛石空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；
B．石墨烯是平面形分子；
C．一個(gè)碳原子形成一個(gè)雙鍵和兩個(gè)單鍵，1個(gè)單鍵就是1個(gè)σ鍵，1個(gè)雙鍵就是1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵；
D．石墨層內(nèi)是共價(jià)鍵，石墨層與層之間的作用力是范德華力；
①根據(jù)基態(tài)電子排布式的書寫方法來回答；
②氫鍵的存在，影響到物質(zhì)的某些性質(zhì)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等．
③利用均攤法計(jì)算晶胞中含有的原子數(shù)；
④根據(jù)正負(fù)電荷重心重合為非極性分子，正負(fù)電荷重心不重合為極性分子，據(jù)此結(jié)合選項(xiàng)解答；
⑤由結(jié)構(gòu)式中的鍵和孤電子對數(shù)判斷氮原子采用的雜化方式；根據(jù)結(jié)構(gòu)直接去尋找與其相鄰的原子并結(jié)合化學(xué)式去確定．

解答：解：（1）A．石墨烯是平面結(jié)構(gòu)，金剛石空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以石墨烯的結(jié)構(gòu)與金剛石不相似，故A錯(cuò)誤；
B．石墨烯是平面形分子，分子中所有原子可以處于同一平面，故B正確；
C．一個(gè)碳原子中含有

3

2

個(gè)單鍵，即

3

2

個(gè)σ鍵，所以12g石墨烯含σ鍵數(shù)為

3

2

N_A，故C錯(cuò)誤；
D．石墨層內(nèi)是共價(jià)鍵，石墨層與層之間的作用力是范德華力，所以從石墨剝離得石墨烯需克服石墨層與層之間的分子間作用力，故D正確；
故選：BD；
（2）①鈷是27號元素，鈷原子核外有27個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫基態(tài)原子的核外電子排布式，注意向排4s電子再排3d電子，所以基態(tài)鈷原子的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²；
②乙醇分子間存在氫鍵，使得其溶沸點(diǎn)升高，而乙烷不存在氫鍵，
故答案為：乙醇分子間存在氫鍵，使得其溶沸點(diǎn)升高，而乙烷不存在氫鍵，
③該晶胞中含Cu原子個(gè)數(shù)=6×

1

2

=3，含有Au=8×

1

8

=1，所以其化學(xué)式為Cu₃Au或AuCu₃，故答案為：Cu₃Au或AuCu₃；
④a．甲烷為正四面體，結(jié)構(gòu)對稱，正負(fù)電荷的中心重合，屬于非極性分子，故a正確；
b．乙炔為直線形分子，結(jié)構(gòu)對稱，正負(fù)電荷的中心重合，屬于非極性分子，故b正確；
c．苯為平面正六邊形，結(jié)構(gòu)對稱，正負(fù)電荷的中心重合，屬于非極性分子，故c正確；
d．乙醇結(jié)構(gòu)不對稱，正負(fù)電荷的中心不重合，屬于極性分子，故d錯(cuò)誤；
故選：abc；
⑤酞菁分子中部分氮原子含有2個(gè)σ鍵一個(gè)孤對電子，所以采取sp²雜化，部分氮原子含有3個(gè)σ鍵一個(gè)孤對電子，所以采取sp³雜化，該分子中能提供孤對電子的氮原子才是配原子，所以酞菁銅分子中心原子的配位數(shù)為：2；
故答案為：sp³和sp²；2；

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識，難度較大，注意形成配位鍵的本質(zhì)、配位數(shù)的確定方法和確定中心原子的雜化類型，這些都是高考的重點(diǎn)．