Question

A．美国《科学》杂志评出的2009年十大科学突破之一是石墨烯的研究和应用方面的突破．石墨烯具有原子级的厚度、优异的电学性能、出色的化学稳定性和热力学稳定性．制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等．石墨烯的球棍模型及分子结构示意图如右：
（1）下列有关石墨烯说法正确的是______．
A．石墨烯的结构与金刚石相似
B．石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C．12g石墨烯含σ键数为NA
D．从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用
（2）化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金、铜、钴等金属或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合．
①钴原子在基态时，核外电子排布式为：______．
②乙醇沸点比氯乙烷高，主要原因是______．
③右图是金与铜形成的金属互化物合金，它的化学式可表示为：______．
④含碳源中属于非极性分子的是______（a．甲烷  b．乙炔  c．苯  d．乙醇）
⑤酞菁与酞菁铜染料分子结构如下图，酞菁分子中氮原子采用的杂化方式有：______；酞菁铜分子中心离子的配位数为：______．

B．硫酸钾是重要的化工产品，生产方法很多，如曼海姆法、石膏两步转化法等．

（1）本实验中，采用抽滤方法，图中A、B两仪器名称分别为：______、______．
（2）在一部转化反应器中发生的反应为：CaSO₄?2H₂O+2NH₄HCO₃=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃+CO₂↑+3H₂O，该步反应温度必须低于35℃，其主要目的是____________．
（3）在两步转化反应器中发生反应的化学方程式为____________．
（4）两步转化反应器中用乙二醇代替水作溶剂，其目的是____________．
（5）磷石膏主要成分为二水硫酸钙，还含有未分解的磷矿，未洗涤干净的磷酸、氟化钙、铁铝氧化物等，欲检验母液中含Fe³⁺，可用亚铁氰化钾溶液检验，该检验反应的离子方程式为：______．
（6）该法优点除K₂SO₄产率高外，再列举一个优点____________．

Answer 1

【答案】分析：A．（1）根据石墨烯的结构分析，石墨烯是一种平面结构，根据一个碳原子含有的σ键判断12g石墨烯中含有的σ键个数；石墨中每层碳原子和每层碳原子之间存在作用力；
（2）①根据构造原理书写钴原子在基态时的核外电子排布式；
②根据氢键对物质熔沸点的影响分析；
③利用均摊法确定化学式；
④根据分子的根据构型判断，以极性键结合的多原子分子如结构对称，正负电荷的重心重合，电荷分布均匀，则为非极性分子；
⑤由结构式中的键和孤电子对数判断氮原子采用的杂化方式；根据结构直接去寻找与其相邻的原子并结合化学式去确定；
B．（1）A、B两仪器名称分别为：布氏漏斗和安全瓶；
（2）根据碳酸氢铵的性质分析；
（3）硫酸铵和氯化钾反应生成硫酸钾和氯化铵；
（4）硫酸钾在水中的溶解度大于在乙二醇中的溶解度；
（5）铁离子和铁氰化钾溶液反应生成KFe[Fe（CN）₆]↓沉淀；
（6）根据生成物和原料的利用率分析．
解答：解：（1）A、石墨烯是平面结构，金刚石空间网状结构，故A错误；
 B．碳碳双键上所有原子都处于同一平面，所以导致石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面，故B正确；
C．石墨烯中一个碳原子具有1.5个σ键，所以12g石墨烯含σ键数为1.5N_A，故C错误；
D．石墨结构中，石墨层与层之间存在分子间作用力，所以从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力，故D正确；
故选BD；
（2）①钴是27号元素，钴原子核外有27个电子，根据构造原理书写基态原子的核外电子排布式，注意向排4s电子再排3d电子，所以基态钴原子的核外电子排布式为[Ar]3d⁷4s²，
故答案为：[Ar]3d⁷4s²；     
②分子晶体中，物质的熔沸点随着相对分子质量的增大而增大，但乙醇分子间能形成氢键导致乙醇的熔沸点大于氯乙烷的熔沸点，
故答案为：乙醇分子间可形成氢键，而氯乙烷分子间无氢键；
③每个晶胞中含有的铜原子数=6×=3，含有的金原子数=×8=1，所以它的化学式可表示为：Cu₃Au或AuCu₃，故答案为：Cu₃Au或AuCu₃；
④a．甲烷是正四面体结构，属于对称结构，所以是非极性分子；
b．乙炔是直线型结构，属于对称结构，所以是非极性分子；
c．苯是平面结构，属于对称结构，所以是非极性分子； 
d．乙醇不是对称结构，所以是极性分子；
故选a、b、c； 
⑤酞菁分子中部分氮原子含有2个σ键一个孤对电子，所以采取sp²杂化，部分氮原子含有3个σ键一个孤对电子，所以采取sp³杂化；
该分子中能提供孤对电子的氮原子才是配原子，所以酞菁铜分子中心原子的配位数为：2；
故答案为：sp³和sp²；2；
B．（1）A、B两仪器名称分别为：布氏漏斗和安全瓶，故答案为：布氏漏斗；安全瓶；
（2）碳酸氢铵易分解，为防止碳酸氢铵分解，所以反应温度必须低于35℃，故答案为：防止NH₄HCO₃分解；
（3）氯化钾和硫酸铵反应生成硫酸钾和氯化铵，反应方程式为：（NH₄）₂SO₄+2KCl=K₂SO₄+2NH₄Cl，
故答案为：（NH₄）₂SO₄+2KCl=K₂SO₄+2NH₄Cl；
（4）硫酸钾易溶于水而不易溶于乙二醇，所以加入乙二醇是为了降低K₂SO₄溶解度，有利于K₂SO₄析出，提高产率，
故答案为：降低K₂SO₄溶解度，有利于K₂SO₄析出，提高产率；
（5）铁离子和铁氰化钾反应生成KFe[Fe（CN）₆]沉淀，其反应方程式为：Fe³⁺+K⁺+[Fe（CN）₆]^4-=KFe[Fe（CN）₆]↓，故答案为：Fe³⁺+K⁺+[Fe（CN）₆]^4-=KFe[Fe（CN）₆]↓；
（6）该法优点除K₂SO₄产率高外，还有原料得到充分利用，同时得到副产品化肥等，故答案为：原料得到充分利用，同时得到副产品化肥等．
点评：本题考查较综合，难度较大，化学式的确定、杂化方式的判断、核外电子排布式的书写等是高考的热点，应重点掌握．