Question

【題目】英國曼徹斯特大學科學家安德烈·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”用撕裂的方法從石墨中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、化學氣相沉積法等。石墨烯的球棍模型示意圖如下：

（1）下列有關石墨烯的說法正確的是_________

A.12g石墨烯含化學鍵數(shù)為NA

B.石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面

C.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

D.石墨烯中每個C原子連接3個六元環(huán),每個六元環(huán)占有6個C原子

（2）化學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基態(tài)銅原子能量最高的電子占據(jù)的能級符號是_________；第四周期元素中,最外層電子數(shù)與銅原子相同的元素還有___________。

②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

③乙醇的沸點要高于相對分子質量比它還大的丁烷,請解釋原因____________________________。

④酞菁與酞菁銅染料分子結構（如圖）,酞菁分子中碳原子采用的雜化方式是____。

⑤金與銅可形成的金屬互化物合金(如圖),它的化學式可表示為_________；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】BC 3d K、Cr a、c 乙醇分子間可形成氫鍵而丁烷分子間不能形成氫鍵 sp2 Cu3Au或AuCu3 12

【解析】

（1）A．石墨烯中一個碳原子具有1.5個σ鍵，所以12g石墨烯含σ鍵數(shù)為1.5NA，選項A錯誤；

B．碳碳雙鍵上所有原子都處于同一平面，所以導致石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面，選項B正確；

C．石墨結構中，石墨層與層之間存在分子間作用力，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，選項C正確；

D、石墨烯晶體中最小的環(huán)為六元環(huán)，每個碳原子連接3個C-C化學健，則每個C原子連接3個六元環(huán)，每個六元環(huán)占有的C原子數(shù)為6×=2，選項D錯誤；

答案選BC；

（2）①銅是29號元素，其基態(tài)原子的電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s1，基態(tài)銅原子能量最高的電子占據(jù)的能級符號是3d；

第四周期元素中,最外層電子數(shù)與銅原子相同的元素還有K、Cr;

②a.甲烷為正四面體結構，結構對稱，正負電荷的中心重合，屬于非極性分子，選項a正確；

b.二氯甲烷為四面體分子，結構不對稱，正負電荷的中心不重合，屬于極性分子，選項b錯誤；

c.苯為平面正六邊形，結構對稱，正負電荷的中心重合，屬于非極性分子，選項c正確；

d.乙醇結構不對稱，正負電荷的中心不重合，屬于極性分子，選項d錯誤；

答案選ac；

③乙醇分子間存在氫鍵，使得其熔、沸點升高,而丁烷分子間不存在氫鍵；

④酞菁分子中碳原子形成3個σ鍵和1個π鍵，所以采取sp2雜化；酞菁銅分子中能提供孤電子對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；

⑤該晶胞中含銅原子個數(shù)為6=3，含有金原子數(shù)為8=1,所以其化學式為Cu3Au或AuCu3，根據(jù)圖示，銅原子周圍最近并距離相等的金原子有4個。根據(jù)化學式，在Au周圍最近并距離相等的Cu有12個；若2個銅原子核的最小距離為d pm，則晶胞的棱長為d pm=d10-10 cm, 該晶體的密度==。