Question

石墨烯[如圖(a)所示]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(b)所示。

        

 (a)石墨烯結(jié)構(gòu)　　　　(b)氧化石墨烯結(jié)構(gòu)

(1)基態(tài)碳原子的核外電子有         種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

(2)圖(a)中，1號(hào)C與相鄰C形成σ鍵的個(gè)數(shù)為________。

(3)圖(b)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(a)中1號(hào)C與相鄰C形成的鍵角。

(4)若將圖(b)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))。

(5)石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯分子(C₆₀)，C₆₀屬于________晶體，某

金屬M(fèi)與C₆₀可制備一種低溫超導(dǎo)材料，晶胞如圖所示，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

【知識(shí)點(diǎn)】物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)  N2 N3 N4

【答案解析】(1)   6  (2分)

 (2)   3  (2分)

 (3)   sp³  (2分)   <  (2分)

 (4)   O、H  (2分)

 (5)   12  (2分)     M₃C₆₀  (3分)

解析：（1）碳原子核外有6個(gè)電子，每一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都不同，故答案為6種

（2）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；

（3）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；＜；

（4）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；

（5）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．

【思路點(diǎn)撥】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．