【題目】英國(guó)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從石墨中成功獲得超薄材料石墨烯而獲獎(jiǎng)。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圖

(1)下列有關(guān)石墨烯說(shuō)法正確的是______

a.12 g石墨烯含鍵數(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(gè)C原子連接3個(gè)六元環(huán),每個(gè)六元環(huán)占有6個(gè)C原子

(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基態(tài)銅原子能量最高的電子占據(jù)的能級(jí)符號(hào)是_____;第四周期元素中,最外層電子數(shù)與銅相同的元素還有______

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(diǎn)要高于相對(duì)分子質(zhì)量比它還高的丁烷,請(qǐng)解釋原因______。

④酞菁與酞菁銅染料分子結(jié)構(gòu)如下圖1,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(如上圖2),它的化學(xué)式可表示為______;在Au周圍最近并距離相等的Cu______個(gè),若2個(gè)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。(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示)

【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 Cu3AuAuCu3 12

【解析】(1)由圖示得到,石墨烯中碳原子的雜化類型為sp2,所以每個(gè)碳原子應(yīng)該形成3個(gè)σ鍵,而每形成1個(gè)σ鍵需要2個(gè)碳原子,所以C∶σ鍵=2∶3,因此12g石墨烯(1molC)中的σ鍵為1.5mol,選項(xiàng)a錯(cuò)誤。石墨烯中所有的碳原子都是sp2雜化,所以所有的碳原子都在同一個(gè)平面,選項(xiàng)b正確。石墨晶體中石墨層與層之間存在的是分子間作用力,所以選項(xiàng)c正確。石墨烯中每個(gè)C原子連接3個(gè)六元環(huán),所以每個(gè)C原子在一個(gè)六元環(huán)中只能分得1/3,所以每個(gè)六元環(huán)占有6×1/3=2個(gè)C原子,選項(xiàng)d錯(cuò)誤。

(2)①銅是29號(hào)元素,核外電子排布式為[Ar]3d104S1,根據(jù)鮑林的近似能級(jí)圖得到其中能量最高的能級(jí)為3d。第四周期,最外層電子數(shù)與Cu相同都是1個(gè)電子的是K(4s1)和Cr(3d54s1)。

②甲烷(正四面體)和苯(正六邊形)都是高度對(duì)稱的分子,所以是非極性分子;而二氯甲烷是變形四面體結(jié)構(gòu)是極性分子,乙醇顯然是極性分子。

③乙醇沸點(diǎn)高于丁烷的原因是,乙醇有-OH,可以形成分子間氫鍵,從而提高了沸點(diǎn)。

④酞菁分子中碳都形成了雙鍵,或者都是苯環(huán)中的碳原子,所以都是sp2雜化。

⑤金原子占據(jù)晶胞的頂點(diǎn),所以有=1個(gè);銅原子占據(jù)6個(gè)面心,所以有=3個(gè),所以化學(xué)式為Cu3AuAuCu3。如果以圖2晶胞的體心為頂點(diǎn),以頂點(diǎn)的金原子為體心可以得到一個(gè)新的晶胞,該新晶胞中金原子在體心,銅原子位于12條棱的棱心,所以Au周圍最近并距離相等的Cu12個(gè)。由立體幾何知識(shí)得到圖2中兩個(gè)Cu原子核的最小距離為晶胞面對(duì)角線的一半,所以面對(duì)角線的長(zhǎng)度為2d pm,所以晶胞邊長(zhǎng)為2d/d pm=d×10-10 cm。晶胞體積為邊長(zhǎng)的立方為:d3×10-30 cm3,晶胞中含有1個(gè)Au和3個(gè)Cu,所以晶胞的質(zhì)量為(197+3×64)/NA,質(zhì)量除以體積得到晶胞密度為: g/cm3。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)A中試劑為____________________

(2)實(shí)驗(yàn)前,先將鋁鎂合金在稀酸中浸泡片刻,其目的是____________________。

(3)檢查氣密性,將藥品和水裝入各儀器中,連接好裝置后,需進(jìn)行的操作還有:

①記錄C的液面位置;②由AB中滴加足量試劑;

③將B中剩余固體過(guò)濾,洗滌,干燥,稱重;

④待B中不 再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫后,記錄C的液面位置;

上述操作的順序是_________(填序號(hào));記錄C的液面位置時(shí),應(yīng)________________ ,讀數(shù)時(shí)視線_______。

(4)B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________________________ 。

(5)若實(shí)驗(yàn)用鋁鎂合金的質(zhì)量為m g,測(cè)得氫氣體積為a mL(已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況), B中剩余固體的質(zhì)量為n g,則鋁的相對(duì)原子質(zhì)量為_____

(6)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,若未洗滌過(guò)濾所得的不溶物,則測(cè)得鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將________。(填“偏大”、“偏小”或“不受影響”)

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(2)D分子中位于同一平面上的原子最多有______個(gè)。G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為______。

(3)H→咖啡酸乙酯的化學(xué)方程式為______

(4)芳香族化合物MH的同分異構(gòu)體,1 molM與足量碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成2 molCO2,M的結(jié)構(gòu)有______種;其中核磁共振氫譜為5組峰,峰面積比為12221的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為______

(5)以上圖中的C和甲醛為原料,設(shè)計(jì)合成C5H12O4的路線無(wú)機(jī)試劑任任選)。________________________

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選項(xiàng)

提純的物質(zhì)

除雜試劑

分離方法

A

乙炔(硫化氫)

硫酸銅溶液

洗氣

B

(苯酚)

濃溴水

過(guò)濾

C

乙醇(乙酸)

生石灰

蒸餾

D

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(2)圖中A是指________,Y為__________ ,由它合成的Ⅱ是__________。

(3)圖中________是大腸桿菌的遺傳物質(zhì),圖中_______是HIV的遺傳物質(zhì)。

(4)圖中P生成Ⅳ反應(yīng)場(chǎng)所是________

(5)構(gòu)成細(xì)胞的化合物中,隨著年齡增長(zhǎng)會(huì)明顯減少的主要是_________

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C. X為氯化氫、Y為氫氧化鋇溶液

D. X為二氧化硫、Y為氫氧化鈉溶液

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