Question

【題目】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。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下：

（1）下列有關(guān)石墨烯說法正確的是________________。

A．鍵長：石墨烯>金剛石

B．石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面

C．12g石墨烯含鍵數(shù)為NA

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銅原子在基態(tài)時，在有電子填充的能級中，能量最高的能級符號為_____________；第四周期元素中，最外層電子數(shù)與銅相同的元素還有________________________。

②乙醇的沸點(diǎn)要高于相對分子質(zhì)量比它還高的丁烷，請解釋原因______________________________。

③下列分子屬于非極性分子的是__________________。

a．甲烷 b．二氯甲烷 c．苯 d．乙醇

④酞菁與酞菁銅染料分子結(jié)構(gòu)如圖，酞菁分子中碳原子采用的雜化方式是__________；酞菁銅分子中心原子的配位數(shù)為________________。

⑤金與銅可形成的金屬互化物合金（如圖，該晶胞中，Au占據(jù)立方體的8個頂點(diǎn)）：

它的化學(xué)式可表示為_____；在Au周圍最近并距離相等的Cu有_____個，若2個Cu原子核的最小距離為d pm，該晶體的密度可以表示為___________________g/cm3。（阿伏伽德羅常數(shù)用NA表示）

Answer 1

【答案】 BD 3d K、Cr 乙醇分子間可形成氫鍵而丁烷分子間不能形成氫鍵 a、c sp2 2 Cu3Au或AuCu3 12 38921/21030/(NAd34)

【解析】(1)A．金剛石中碳原子之間只存在σ鍵，石墨烯中碳原子之間存在σ鍵和π鍵，因此鍵長：石墨烯＜金剛石，故A錯誤；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．一個碳原子中含有個單鍵，即個σ鍵，所以12g石墨烯含σ鍵數(shù)為NA，故C錯誤；D．石墨層內(nèi)是共價鍵，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銅原子在基態(tài)時的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，在有電子填充的能級中，能量最高的能級符號為3d；第四周期元素中，最外層電子數(shù)與銅相同的元素還有3d04s1和3d54s1，即K和Cr，故答案為：3d；K、Cr；

②乙醇分子間存在氫鍵，使得其溶沸點(diǎn)升高，而丁烷不存在氫鍵，故答案為：乙醇分子間存在氫鍵，使得其溶沸點(diǎn)升高，而丁烷不存在氫鍵；

③a．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．二氯甲烷為四面體分子，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b錯誤；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錯誤；故選：ac；

④酞菁分子中碳原子含有3個σ鍵和1個π鍵，所以采取sp2雜化；該分子中能提供孤對電子的氮原子才是配位原子，所以酞菁銅分子中心原子的配位數(shù)為2，故答案為：sp2；2；

⑤該晶胞中含Cu原子個數(shù)=6×=3，含有Au=8×=1，所以其化學(xué)式為Cu3Au或AuCu3，根據(jù)圖示，銅原子周圍最近并距離相等的Au原子有4個，根據(jù)化學(xué)式，在Au周圍最近并距離相等的Cu有12個；若2個Cu原子核的最小距離為d pm，則晶胞的棱長為d pm=d×10-10cm，該晶體的密度== g/cm3，故答案為：Cu3Au或AuCu3；12；。