Question

碳的多样性体现了物质世界的多样性．
（1）C、Si、N三种元素的电负性由大到小的顺序为

 

．
（2）2010年诺贝尔物理学奖所指向的是碳的又一张奇妙面孔；人类已知的最薄材料--石墨烯．

①下列说法中，正确的是

 

．（填标号）
A．碳各种单质的晶体类型相同                B．石墨烯含有非极性键
C．从石墨剥离得到石墨烯需要破坏化学键      D．石墨烯具有导电性
②石墨烯中，每个碳原子通过

 

杂化与周围碳原子成键，12g石墨烯含σ键数约为

 

．
③化学气相沉积法是获得石墨烯的有效方法之一，催化剂可以用金、铜等金属．根据下表数据，铜的第一电离能 （I₁） 小于锌的第一电离能，试解释铜的第二电离能（I₂）却大于锌的第二电离能的主要原因

 

．

电离能/KJ?mol-1	I1	I2
铜	746	1958
锌	906	1733

（3）CO与N₂相似，分子中都存在一个共价叁键，CO分子中含

 

个π键．分析下表中的有关数据，说明CO 的化学性质比N₂活泼的原因：

 

．

化学键	C-O	C=O	C≡O
键能/KJ?mol-1	351	803	1071
化学键	N-N	N=N	N≡N
键能/KJ?mol-1	159	418	946

Answer 1

分析：（1）同一周期元素，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，同一主族元素，元素的电负性随着原子序数的增大而减小；
（2）①A．碳各种单质的晶体类型不同；               
B．同种非金属元素之间易形成非极性键；
C．石墨中层与层间存在分子间作用力；      
D．石墨烯具有石墨导电性；
②根据碳原子价层电子对个数判断杂化方式；每个碳原子平均含有1.5个σ键；
③轨道中电子处于全满、全空、半满时较稳定；
（3）共价三键中含有2个π键；键能越小，断键越容易．

解答：解：（1）同一周期元素，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，同一主族元素，元素的电负性随着原子序数的增大而减小，所以这三种元素第一电离能大小顺序是N＞C＞Si，
故答案为：N＞C＞Si；                          
（2）①A．碳各种单质的晶体类型相同，如金刚石属于原子晶体，足球烯属于分子晶体，故A错误；          
B．石墨烯中碳原子间含有非极性键，故B正确；
C．石墨中层与层间存在分子间作用力，所以从石墨剥离得到石墨烯需要破坏分子间作用力，故C错误；      
D．石墨烯中含有自由移动的电子，所以具有导电性，故D正确；
故选B、D；
②石墨烯中每个碳原子价层电子对个数是3，所以碳原子采用sp²杂化，每个碳原子平均含有1.5个σ键，所以12g石墨烯含σ键数约为1.5N_A（或9.03×10²³），
故答案为：sp²；1.5N_A（或9.03×10²³）；
③轨道中电子处于全满、全空、半满时较稳定，所以气态Cu失去一个电子变成结构为[Ar]3d¹⁰的Cu⁺，能量较低，所以Cu的第二电离能相对较大（或气态Zn失去一个电子变成结构为[Ar]3d¹⁰4s¹的Zn⁺，易再失去一个电子，所以Zn的第二电离能相对较小），
故答案为：气态Cu失去一个电子变成结构为[Ar]3d¹⁰的Cu⁺，能量较低，所以Cu的第二电离能相对较大（或气态Zn失去一个电子变成结构为[Ar]3d¹⁰4s¹的Zn⁺，易再失去一个电子，所以Zn的第二电离能相对较小）；
（3）根据氮气分子结构知，一个CO分子中含有2个π键，根据表中键能知，断裂一个π键所需的能量，CO比N₂小很多，所以一氧化碳比氮气活泼，
故答案为：2；断裂一个π键所需的能量，CO比N₂小很多．

点评：本题考查较综合，涉及电负性的判断、杂化方式的判断、电离能大小的判断等知识点，明确电离能大小与原子结构的关系是解本题关键，难度中等．