Question

美國《科學(xué)》雜志評出的2009年十大科學(xué)突破之一是石墨烯的研究和應(yīng)用方面的突破．石墨烯具有原子級的厚度、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)示意圖如右圖：
（1）下列有關(guān)石墨烯說法正確的是

BD

．
A．石墨烯的結(jié)構(gòu)與金剛石相似  
B．石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面
C．12g石墨烯含σ鍵數(shù)為N_A
D．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
（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鈷原子在基態(tài)時，核外電子排布式為：

[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右圖是金與銅形成的金屬互化物合金，它的化學(xué)式可表示為：

Cu₃Au或AuCu₃

．
④含碳源中屬于非極性分子的是

a、b、c

（a．甲烷  b．乙炔  c．苯  d．乙醇）．
⑤酞菁與酞菁銅染料分子結(jié)構(gòu)如下圖，酞菁分子中氮原子采用的雜化方式有：

sp³和sp²

；酞菁銅分子中心原子的配位數(shù)為：

2

．

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)一個碳原子含有的σ鍵判斷12g石墨烯中含有的σ鍵個數(shù)；石墨中每層碳原子和每層碳原子之間存在作用力．
（2）①根據(jù)構(gòu)造原理書寫鈷原子在基態(tài)時的核外電子排布式．
②根據(jù)氫鍵對物質(zhì)熔沸點(diǎn)的影響分析．
③利用均攤法確定化學(xué)式．
④根據(jù)分子的根據(jù)構(gòu)型判斷，以極性鍵結(jié)合的多原子分子如結(jié)構(gòu)對稱，正負(fù)電荷的重心重合，電荷分布均勻，則為非極性分子．
⑤由結(jié)構(gòu)式中的鍵和孤電子對數(shù)判斷氮原子采用的雜化方式；根據(jù)結(jié)構(gòu)直接去尋找與其相鄰的原子并結(jié)合化學(xué)式去確定．

解答：解：（1）A、石墨烯是平面結(jié)構(gòu)，金剛石空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故A錯誤．
 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B正確．
C．石墨烯中一個碳原子具有1.5個σ鍵，所以12g石墨烯含σ鍵數(shù)為1.5N_A，故C錯誤．
D．石墨結(jié)構(gòu)中，石墨層與層之間存在分子間作用力，所以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
，故D正確．
故選BD．
（2）①鈷是27號元素，鈷原子核外有27個電子，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每個晶胞中含有的銅原子數(shù)=

1

2

×6=3，含有的金原子數(shù)=

1

8

×8=1，所以它的化學(xué)式可表示為：Cu₃Au或AuCu₃．
故答案為Cu₃Au或AuCu₃．
④a．甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)，屬于對稱結(jié)構(gòu)，所以是非極性分子．
  b．乙炔是直線型結(jié)構(gòu)，屬于對稱結(jié)構(gòu)，所以是非極性分子．
  c．苯是平面結(jié)構(gòu)，屬于對稱結(jié)構(gòu)，所以是非極性分子．  
d．乙醇不是對稱結(jié)構(gòu)，所以是極性分子．
故選a、b、c．   
⑤酞菁分子中部分氮原子含有2個σ鍵一個孤對電子，所以采取sp²雜化，部分氮原子含有3個σ鍵一個孤對電子，所以采取
sp³雜化．
該分子中能提供孤對電子的氮原子才是配原子，所以酞菁銅分子中心原子的配位數(shù)為：2．
故答案為：sp³和sp²； 2．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識，難度較大，注意形成配位鍵的本質(zhì)、配位數(shù)的確定方法和確定中心原子的雜化類型，這些都是高考的重點(diǎn)．