Question

【題目】石墨烯具有原子級的厚度、優異的電學性能、出色的化學穩定性和熱力學穩定性。制備石墨烯方法有石墨剝離法、化學氣相沉積法等。石墨烯的球棍模型及分子結構示意圖如下：

(1)下列有關石墨烯說法正確的是________。

A．石墨烯的結構與金剛石相似

B．石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面

C．12 g石墨烯含σ鍵數為NA

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鈷原子在基態時，核外電子排布式為________。

②乙醇沸點比氯乙烷高，主要原因是_______________________。

③下圖是金與銅形成的金屬互化物合金，它的化學式可表示為：________。

④含碳原子且屬于非極性分子的是________；

a.甲烷 b．乙炔 c．苯 d．乙醇

⑤酞菁與酞菁銅染料分子結構如下圖，酞菁分子中氮原子采用的雜化方式有：________。

Answer 1

【答案】 BD [Ar]3d74s2 乙醇分子間可形成氫鍵，而氯乙烷分子間無氫鍵 Cu3Au或AuCu3 abc sp3和sp2雜化

【解析】（1）根據石墨烯的結構分析，石墨烯是一種平面結構，根據一個碳原子含有的σ鍵判斷12g石墨烯中含有的σ鍵個數；石墨中每層碳原子和每層碳原子之間存在分子間作用力；

（2）①根據構造原理書寫鈷原子在基態時的核外電子排布式；

②根據氫鍵對物質熔沸點的影響分析；

③利用均攤法確定化學式；

④根據分子的空間構型判斷，以極性鍵結合的多原子分子如結構對稱，正負電荷的重心重合，電荷分布均勻，則為非極性分子．

⑤由結構式中的鍵和孤電子對數判斷氮原子采用的雜化方式。

（1）A、石墨烯是平面結構，金剛石空間網狀結構，二者結構不同，A錯誤；B．碳碳雙鍵上所有原子都處于同一平面，所以導致石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面，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鍵數為1.5NA，C錯誤；D．石墨結構中，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，D正確。答案選BD；

（2）①鈷是27號元素，鈷原子核外有27個電子，根據構造原理書寫基態原子的核外電子排布式，注意先排4s電子再排3d電子，所以基態鈷原子的核外電子排布式為[Ar]3d74s2；

②分子晶體中，物質的熔沸點隨著相對分子質量的增大而增大，但乙醇分子間能形成氫鍵導致乙醇的熔沸點大于氯乙烷的熔沸點；

③每個晶胞中含有的銅原子數=1/2×6=3，含有的金原子數=1/8×8=1，所以它的化學式可表示為：Cu3Au或AuCu3；

④a．甲烷是正四面體結構，屬于對稱結構，所以是非極性分子；b．乙炔是直線型結構，屬于對稱結構，所以是非極性分子；c．苯是平面結構，屬于對稱結構，所以是非極性分子；d．乙醇不是對稱結構，所以是極性分子。答案選abc；

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。