Question

石墨烯（如圖甲）是一種由單層碳原子構成的平面結構新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面結構會發(fā)生改變，轉化為氧化石墨烯（如圖乙）．

（1）圖甲中，1號C與相鄰C形成σ鍵的個數(shù)為

 

．
（2）圖乙中，1號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）．
（4）石墨烯可轉化為富勒烯（C₆₀），某金屬M與C₆₀可制備一種低溫超導材料，晶胞如圖丙所示，M原子位于晶胞的棱上與內部，該晶胞中M原子的個數(shù)為

 

，該材料的化學式為

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,共價鍵的形成及共價鍵的主要類型,鍵能、鍵長、鍵角及其應用

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）由圖可知，甲中，1號C與相鄰C形成3個C-C鍵；
（2）圖乙中，1號C形成3個C-C及1個C-O鍵，C原子以sp³雜化，為四面體構型；
（3）電負性強的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部，C₆₀分子位于頂點和面心，利用均攤法確定M原子和C₆₀分子的個數(shù)比，從而確定化學式．

解答： 解：（1）由圖可知，甲中，1號C與相鄰C形成3個C-C鍵，形成σ鍵的個數(shù)為3，故答案為：3；
（2）圖乙中，1號C形成3個C-C及1個C-O鍵，C原子以sp³雜化，為四面體構型，而石墨烯中的C原子雜化方式均為sp²，為平面結構，則圖乙中C與相鄰C形成的鍵角＜圖甲中1號C與相鄰C形成的鍵角，故答案為：sp³；＜；
（3）水中的O電負性較強，吸引電子能力的強，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部，棱上有12個M，內部有9個M，其個數(shù)為12×

1

4

+9=12，C₆₀分子位于頂點和面心，C₆₀分子的個數(shù)為8×

1

8

+6×

1

2

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

點評：本題為2014年山東高考化學試題，側重物質結構與性質的考查，把握雜化類型、成鍵方式、氫鍵形成及晶胞均攤法計算為解答的關鍵，注重高考高頻考點的考查，題材新穎，較好體現(xiàn)學生分析能力、知識遷移應用能力，題目難度中等．