Question

【化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】（15分）

石墨烯[如圖(a)所示]是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯[如圖(b)所示。

　　　

（1）基態(tài)碳原子的核外電子有_________種運動狀態(tài)。

（2）圖(a)中，1號C與相鄰C形成σ鍵的個數(shù)為________。

（3）圖(b)中，1號C的雜化方式是________，該C與相鄰C形成的鍵角________(填“>”“<”或“＝”)圖(a)中1號C與相鄰C形成的鍵角。

（4）若將圖(b)所示的氧化石墨烯分散在H2O中，則氧化石墨烯中可與H2O形成氫鍵的原子有________(填元素符號)。

（5）石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯分子(C60)，C60屬于________晶體，某金屬M與C60可制備一種低溫超導(dǎo)材料，晶胞如圖所示，

M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部。該晶胞中M原子的個數(shù)為________，該材料的化學(xué)式為________。

 

Answer 1

（1） 6 (2分) ； （2） 3 (2分) ； （3） sp3 (2分) ； < (2分)；

（4） O、H (2分) ； （5） 12 (2分)； M3C60 (3分)。

【解析】

試題分析：（1）C是6號元素，所以基態(tài)碳原子的核外電子有6種不同的運動狀態(tài)。（2）圖(a)中，1號C與相鄰C形成σ鍵的個數(shù)為3個；（3）在(a)中1號C的鍵角是120°，而圖(b)中，1號C的雜化方式是sp3雜化，鍵角是接近109°28′，所以圖(b)中的鍵角<圖(a)中1號C與相鄰C形成的鍵角。（4）若將圖(b)所示的氧化石墨烯分散在H2O中，則氧化石墨烯中可與H2O形成氫鍵的原子有O、H兩種元素的原子；（5）石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯分子(C60)，C60是60個C原子形成的分子，屬于分子晶體；某金屬M與C60可制備一種低溫超導(dǎo)材料，M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部。該晶胞中M原子的個數(shù)為12×1/4+8＋1=12；在該晶胞中含有的C60的個數(shù)是：8×1/8+6×1/2=4,n(M):n(C60)=12:4=3:1,所以該材料的化學(xué)式為M3C60。

考點：考查電子的移動狀態(tài)、元素的雜化、鍵角大小比較、物質(zhì)的晶體類型的判斷、晶體化學(xué)式的確定。