Question

【化学——选修3：物质结构与性质】（15分）

石墨烯[如图(a)所示]是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯[如图(b)所示。

　　　

（1）基态碳原子的核外电子有_________种运动状态。

（2）图(a)中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。

（3）图(b)中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“＝”)图(a)中1号C与相邻C形成的键角。

（4）若将图(b)所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。

（5）石墨烯可转化为富勒烯分子(C60)，C60属于________晶体，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，

M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________，该材料的化学式为________。

 

Answer 1

（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】

试题分析：（1）C是6号元素，所以基态碳原子的核外电子有6种不同的运动状态。（2）图(a)中，1号C与相邻C形成σ键的个数为3个；（3）在(a)中1号C的键角是120°，而图(b)中，1号C的杂化方式是sp3杂化，键角是接近109°28′，所以图(b)中的键角<图(a)中1号C与相邻C形成的键角。（4）若将图(b)所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有O、H两种元素的原子；（5）石墨烯可转化为富勒烯分子(C60)，C60是60个C原子形成的分子，属于分子晶体；某金属M与C60可制备一种低温超导材料，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为12×1/4+8＋1=12；在该晶胞中含有的C60的个数是：8×1/8+6×1/2=4,n(M):n(C60)=12:4=3:1,所以该材料的化学式为M3C60。

考点：考查电子的移动状态、元素的杂化、键角大小比较、物质的晶体类型的判断、晶体化学式的确定。