Question

瑞典皇家科學(xué)院宣布，將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，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究．石墨烯是由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料．具有原子級的厚度、優(yōu)異的電學(xué)性能、出色的化學(xué)穩(wěn)定性和熱力學(xué)穩(wěn)定性．制備石墨烯方法有石墨剝離法、化學(xué)氣相沉積法等．石墨烯的球棍模型及分子結(jié)構(gòu)如圖1所示．
（1）下列有關(guān)石墨烯說法正確的是

BD

．（填序號）
A．石墨烯中的C原子雜化方式均為sp³
B．石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面
C．石墨烯與石墨互為同位素
D．12g石墨烯含σ鍵數(shù)為1.5N_A
（2）化學(xué)氣相沉積法是制備石墨烯的方法之一，該方法包括如下步驟：將帶有催化劑的襯底放入無氧的反應(yīng)器中，使襯底的溫度達(dá)到500～1200℃，然后向所述反應(yīng)器中通入含碳物質(zhì)，得到石墨烯．其中，催化劑為金、銅或鈷等金屬或合金，含碳物質(zhì)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)鈷原子的外圍電子排布式為

[Ar]3d⁷4s²

．
②乙醇沸點(diǎn)比氯乙烷高，主要原因是

乙醇分子間可形成氫鍵，而氯乙烷分子間無氫鍵

．
③如圖2是金與銅形成的合金的一個(gè)晶胞，晶體中Au與Cu的原子個(gè)數(shù)比為

1：3

．每個(gè)Au原子周圍等距離且最近的Cu原子數(shù)為

12

．
④乙炔可由CaC₂與水反應(yīng)制得，與CaC₂中C₂^2-互為等電子體的有

N₂

、

O₂²⁺

．（寫出符合條件的一種分子和一種離子的化學(xué)式）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)石墨烯的結(jié)構(gòu)分析，石墨烯是一種平面結(jié)構(gòu)，根據(jù)一個(gè)碳原子含有的σ鍵判斷12g石墨烯中含有的σ鍵個(gè)數(shù)；根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定其雜化方式；
（2）①根據(jù)構(gòu)造原理書寫鈷原子在基態(tài)時(shí)的核外電子排布式．
②根據(jù)氫鍵對物質(zhì)熔沸點(diǎn)的影響分析．
③利用均攤法確定原子個(gè)數(shù)比；
④原子個(gè)數(shù)相等價(jià)電子數(shù)相等的微粒是等電子體．

解答：解：（1）A．石墨烯中的C原子雜化方式均為sp²，故錯(cuò)誤；
B．碳碳雙鍵上所有原子都處于同一平面，所以導(dǎo)致石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面，故正確；
C．同位素是質(zhì)子數(shù)相同中子數(shù)不同的同一元素的不同原子，故錯(cuò)誤；
D．石墨烯中一個(gè)碳原子具有1.5個(gè)σ鍵，所以12g石墨烯含σ鍵數(shù)為1.5N_A，故正確；
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[Ar]3d⁷4s²．
故答案為[Ar]3d⁷4s²．     
②分子晶體中，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)隨著相對分子質(zhì)量的增大而增大，但乙醇分子間能形成氫鍵導(dǎo)致乙醇的熔沸點(diǎn)大于氯乙烷的熔沸點(diǎn)．
故答案為：乙醇分子間可形成氫鍵，而氯乙烷分子間無氫鍵．
③每個(gè)晶胞中含有的銅原子數(shù)=

1

2

×6=3，含有的金原子數(shù)=8×

1

8

=1，金原子和銅原子個(gè)數(shù)比是1：3，每個(gè)Au原子周圍等距離且最近的Cu原子數(shù)3×8÷2=12．
故答案：1：3，12．
④原子個(gè)數(shù)相等價(jià)電子數(shù)相等的微粒是等電子體，與C₂^2-互為等電子體的有N₂、O₂²⁺，
故答案為：N₂、O₂²⁺．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)，難度較大，注意中心原子的雜化類型、配位數(shù)的確定，這些都是高考的重點(diǎn)．