Question

石墨烯（如圖甲）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(huì)發(fā)生改變，轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯（如圖乙）．

（1）圖甲中，1號(hào)C與相鄰C形成σ鍵的個(gè)數(shù)為

 

．
（2）圖乙中，1號(hào)C的雜化方式是

 

，該C與相鄰C形成的鍵角

 

（填“＞”“＜”或“=”）圖甲中1號(hào)C與相鄰C形成的鍵角．
（3）若將圖乙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(hào)）．
（4）石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯（C₆₀），某金屬M(fèi)與C₆₀可制備一種低溫超導(dǎo)材料，晶胞如圖丙所示，M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部，該晶胞中M原子的個(gè)數(shù)為

 

，該材料的化學(xué)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,共價(jià)鍵的形成及共價(jià)鍵的主要類型,鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角及其應(yīng)用

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）由圖可知，甲中，1號(hào)C與相鄰C形成3個(gè)C-C鍵；
（2）圖乙中，1號(hào)C形成3個(gè)C-C及1個(gè)C-O鍵，C原子以sp³雜化，為四面體構(gòu)型；
（3）電負(fù)性強(qiáng)的O原子與水中的O-H易形成氫鍵；水中的O原子易與氧化石墨烯中的O-H易形成氫鍵；
（4）M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部，C₆₀分子位于頂點(diǎn)和面心，利用均攤法確定M原子和C₆₀分子的個(gè)數(shù)比，從而確定化學(xué)式．

解答： 解：（1）由圖可知，甲中，1號(hào)C與相鄰C形成3個(gè)C-C鍵，形成σ鍵的個(gè)數(shù)為3，故答案為：3；
（2）圖乙中，1號(hào)C形成3個(gè)C-C及1個(gè)C-O鍵，C原子以sp³雜化，為四面體構(gòu)型，而石墨烯中的C原子雜化方式均為sp²，為平面結(jié)構(gòu)，則圖乙中C與相鄰C形成的鍵角＜圖甲中1號(hào)C與相鄰C形成的鍵角，故答案為：sp³；＜；
（3）水中的O電負(fù)性較強(qiáng)，吸引電子能力的強(qiáng)，易與氧化石墨烯中的O-H上的H形成氫鍵，氧化石墨烯中O與水中的H形成氫鍵，故答案為：O、H；
（4）M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部，棱上有12個(gè)M，內(nèi)部有9個(gè)M，其個(gè)數(shù)為12×

1

4

+9=12，C₆₀分子位于頂點(diǎn)和面心，C₆₀分子的個(gè)數(shù)為8×

1

8

+6×

1

2

=4，M原子和C₆₀分子的個(gè)數(shù)比為3：1，則該材料的化學(xué)式為M₃C₆₀，
故答案為：12；M₃C₆₀．

點(diǎn)評(píng)：本題為2014年山東高考化學(xué)試題，側(cè)重物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，把握雜化類型、成鍵方式、氫鍵形成及晶胞均攤法計(jì)算為解答的關(guān)鍵，注重高考高頻考點(diǎn)的考查，題材新穎，較好體現(xiàn)學(xué)生分析能力、知識(shí)遷移應(yīng)用能力，題目難度中等．