Question

4．研究物質結構與性質及其用途的關系對于化學學科來講有著重要的意義．其研究成果對于工農業(yè)生產、科技、能源、材料、社會、環(huán)境及人類的生活都起著十分重要的作用．
I．石墨烯是一種二維晶體，人們常見的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原 子堆疊而形成的．石墨的層間作用力較弱，很容易互相剝離，形成薄薄的石墨片．當把石墨片剝成單層之后，這種只有一個碳原子厚度的單層就是石墨烯．石墨烯目前最有潛力 的應用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產未來的超級計算機．
（1）基態(tài)碳原子的核外電子有種不同的能量狀態(tài)．若石墨烯結構中有1molC，則 其含有六元環(huán)的數目為0.5N_A．
（2）與碳同主族的基態(tài)鍺（Ge）原子的價層電子排布式是4s²4p²．Ge的最髙價氧化物分子式是GeBr₄．該元素可能的性質或應用有BCD．
A．是一種比較活潑的金屬元素
B．其第一電離能大于同周期的鎵（Ga）元素
C．其單質可作為半導體材料    
D．其最高價氣化物的沸點高于氣化鈉的沸點
II．（3）工業(yè)上冶煉鋁不用氯化鋁，因為氯化鋁易升華，其雙聚物AL₂CL₆結構如圖所示．
lmol該分中含2N_A個配位鍵，該分子否（填“是”或“否”）平面型分子．
（4）科學家研發(fā)了一種含銅的農藥，其具有低殘留的特點，圖是該農藥的結構簡式

（5）請分析lmol該結構中π鍵的個數6N_A；加“﹡”碳原子的雜化方式為sp³．
Ⅲ．（5）LiCl和KC1晶體結構屬于NaCl型，其溶點分別為614℃和116℃．K⁺和C^L-的半徑的半徑分別為133pm和181pm．在電解溶鹽LiCl以制取金屬鋰的生產工藝中，加入適量的 KC1晶體，可使電解槽溫度下降至400℃，從而使生產條件得以改善．在KC1晶體中，K⁺離子占據由C1^-離子圍成的八面體空隙，計算相距最近的八面體空隙中心之間的距離444pm．

Answer 1

分析 （1）石墨烯中每個碳原子被3個環(huán)共用，所以每個環(huán)上有2個碳原子，據此計算六元環(huán)個數；
（2）根據基態(tài)電子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則，以此解答該題；根據主族元素的最高價等于最外層電子數；
A．Ge是一種金屬元素，但最外層電子數為4，金屬性不強；
B．同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大的趨勢，但第IIA族和第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素；
C．鍺單質是一種半導體材料；
D．組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越小，熔點越低；
（3）Al₂Cl₆結構中Al原子與Cl原子之間形成3個共價鍵、1個配位鍵，Al原子雜化軌道數目為4；
（4）單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵；加“*”碳原子形成4個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為4；
（5）最近的八面體空隙中心之間距離等于2個K⁺離子之間的距離．

解答 解：（1）石墨烯中每個碳原子被3個環(huán)共用，所以每個環(huán)上有2個碳原子，若石墨烯結構中有1molC，則其含有六元環(huán)的數目為0.5N_A；
故答案為：0.5N_A；
（2）鍺是32號元素，核外有32個電子，基態(tài)鍺（Ge）原子原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²，價層電子排布式是4s²4p²；Ge的最高價為+4價，Ge的最高價溴化物分子式是GeBr₄；
A．Ge是一種金屬元素，但最外層電子數為4，金屬性不強，故A錯誤；
B．鎵（Ga）、鍺（Ge）處于同一周期，第一電離能鍺（Ge）大于鎵（Ga），故B正確；
C．鍺單質是一種半導體材料，故C正確；
D．氯化鍺和氯化鈉都是分子晶體，但氯化鍺的相對分子質量大于氯化鈉，所以氯化鍺沸點高于氯化鈉，故D正確；
故選：4s²4p²；GeBr₄；BCD；
（3）Al₂Cl₆結構中，Al原子與Cl原子之間形成3個共價鍵、1個配位鍵，Al原子雜化軌道數目為4，1mol該分子中含2N_A個配位鍵，該分子不是平面型分子，
故答案為：2N_A；否；
（4）1個中含有6個雙鍵，則含有6個π鍵，加“*”碳原子形成4個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為4，采取sp³雜化，
故答案為：6N_A；sp³；
（5）最近的八面體空隙中心之間距離等于2個K⁺離子之間的距離，$\frac{\sqrt{2}}{2}$（r（K⁺）+r（C1^-））×2=$\frac{\sqrt{2}}{2}$（133pm+181pm）×2=444pm；
故答案為：444pm．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、雜化方式與空間構型判斷、晶胞計算、電離能等，難度不大，注意同周期第一電離能異常情況．