Question

【题目】英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法从石墨中成功获得超薄材料石墨烯而获奖。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如下：

（1）下列有关石墨烯的说法正确的是_________

A.12g石墨烯含化学键数为NA

B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面

C.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

D.石墨烯中每个C原子连接3个六元环,每个六元环占有6个C原子

（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基态铜原子能量最高的电子占据的能级符号是_________；第四周期元素中,最外层电子数与铜原子相同的元素还有___________。

②下列分子属于非极性分子的是__________。

a.甲烷b.二氯甲烷 c.苯d.乙醇

③乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还大的丁烷,请解释原因____________________________。

④酞菁与酞菁铜染料分子结构（如图）,酞菁分子中碳原子采用的杂化方式是____。

⑤金与铜可形成的金属互化物合金(如图),它的化学式可表示为_________；在Au周围最近并距离相等的Cu有_____个,若2个Cu原子核的最小距离为d pm,该晶体的密度可以表示为__________g/cm3。(阿伏伽德罗常数用NA表示).

Answer 1

【答案】BC 3d K、Cr a、c 乙醇分子间可形成氢键而丁烷分子间不能形成氢键 sp2 Cu3Au或AuCu3 12

【解析】

（1）A．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1.5NA，选项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，选项B正确；

C．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，选项C正确；

D、石墨烯晶体中最小的环为六元环，每个碳原子连接3个C-C化学健，则每个C原子连接3个六元环，每个六元环占有的C原子数为6×=2，选项D错误；

答案选BC；

（2）①铜是29号元素，其基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1，基态铜原子能量最高的电子占据的能级符号是3d；

第四周期元素中,最外层电子数与铜原子相同的元素还有K、Cr;

②a.甲烷为正四面体结构，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，选项a正确；

b.二氯甲烷为四面体分子，结构不对称，正负电荷的中心不重合，属于极性分子，选项b错误；

c.苯为平面正六边形，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，选项c正确；

d.乙醇结构不对称，正负电荷的中心不重合，属于极性分子，选项d错误；

答案选ac；

③乙醇分子间存在氢键，使得其熔、沸点升高,而丁烷分子间不存在氢键；

④酞菁分子中碳原子形成3个σ键和1个π键，所以采取sp2杂化；酞菁铜分子中能提供孤电子对的氮原子才是配位原子，所以酞菁铜分子中心原子的配位数为2；

⑤该晶胞中含铜原子个数为6=3，含有金原子数为8=1,所以其化学式为Cu3Au或AuCu3，根据图示，铜原子周围最近并距离相等的金原子有4个。根据化学式，在Au周围最近并距离相等的Cu有12个；若2个铜原子核的最小距离为d pm，则晶胞的棱长为d pm=d10-10 cm, 该晶体的密度==。