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(7分)石墨烯(图甲)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...

(7分)石墨烯(图甲)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(图乙)。

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(1)图甲中,1号C与相邻C形成σ键的个数为        

(2)图乙中,1号C的杂化方式是           ,该C与相邻C形成的键角            (填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。

(3)若将图乙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)。

(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一 种低温超导材料,晶胞如图丙所示,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          

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(7分,除标注2分的,其余各1分) (1)3 (2)sp3 < (3)O、H (4)12 M3C60(2分) 【解析】 试题分析:(1)图甲中,1号C与3个C原子形成共价键,所以1号C原子与相邻C形成σ键的个数为3个; (2)图乙中,1号C与4个C原子形成4个σ键,所以1号C原子的杂化方式是sp3;空间构型为四面体,键角为109º28´;而甲中1号C原子周围形成3个σ键,C原子为sp2杂化,空间构型为平面三角形,键角为120º,所以乙中1号C原子与相邻C原子形成的键角小于甲中1号C原子与相邻C原子形成的键角; (3)氧化石墨烯中含有羟基,可与水分子间形成氢键,所以氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有H、O原子; (4)C60分子位于顶点和面心,所以C60分子的个数是8×1/8+6×1/2=4,M原子位于晶胞的棱上与内部,共有12×1/3+8=12个,所以该晶胞中M原子与C60分子的个数比是12:4=3:1,则该物质的化学式是M3C60。 考点:考查晶胞中化学键的判断,氢键形成的判断,晶胞的计算  
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考点分析:
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(9分)当今世界,能源的发展日益成为全世界、全人类共同关心的问题。

(1)A和B的单质单位质量的燃烧热大,可用作燃料。已知A和B为短周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示:

电离能(kJ/mol)

I1

I2

I3

I4

A

899

1 757

14 840

21 000

B

738

1 451

7 733

10 540

①请根据上述信息,写出A的核外电子排布式:__________________。

②某同学根据上述信息,推断B的核外电子排布如图1所示,该同学所画的电子排布图违背了________。

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(2)氢气作为一种清洁能源,必须解决它的储存问题,C60可用作储氢材料。

①已知金刚石中碳碳键的键长为154.45 pm,C60中碳碳键的键长为145 pm和140 pm,有同学据此认为C60的熔点高于金刚石,你认为是否正确并阐述理由,       理由:_____________________。

②科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其晶胞如图2所示,该物质在低温时是一种超导体。该物质中K原子和C60分子的个数比为____________。

③继C60后,科学家又合成Si60、N60,请比较C、Si、N原子电负性由大到小的顺序           。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键,且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构,则一个Si60分子中所含π键的数目为__________。

 

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(11分)

(1)通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热(△H),化学反应的△H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。

化学键

Si—O

Si—Cl

H—H

H—Cl

Si—Si

Si—C

键能/kJ·mol—1

460

360

436

431

176

347

请回答下列问题:

①比较下列两组物质的熔点高低(填“>”或“<”=)

SiC        Si;    SiCl4       SiO2

图立方体中心的“●”表示硅晶体中的一个原子,请在立方体的顶点用“●”表示出与之紧邻的硅原子。

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③工业上高纯硅可通过下列反应制取:

SiCl4(g) + 2H2(g) 高温 Si(s) + 4 HCl(g)  该反应的反应热△H =             kJ/mol.

(2)化合物Na2O的晶胞如图。

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①其中O2-离子的配位数为________,

②该化合物与MgO相比,熔点较高的是________(填化学式)

③已知该化合物的晶胞边长为a pm,则该化合物的密度为________g·cm-3(只要求列出算式,不必计算出数值,阿伏加德罗常数的数值为NA)。

 

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(8分)

(1)自从1962年首次合成了第一个稀有气体的化合物XePtF6以来,人们又相继发现了氙气的一系列化合物如XeF2、XeF4等。巴特列为开拓稀有气体化学作出了历史性贡献。

①请根据XeF4的结构示意图(图1)判断这个分子是           (填极性分子或非极性分子)。

②XeF2晶体是一种无色晶体,图2为它的晶胞结构图。XeF2晶体属于哪种类型的晶体__________;

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③一个XeF2晶胞中实际拥有XeF2_______个。

(2)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为         ,1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为       。乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是             。Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有        个铜原子。

 

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分析化学中常用X射线研究晶体结构,有一种蓝色晶体可表示为:MxFey(CN)z,研究表明它的结构特性是Fe2+、Fe3+分别占据立方体的顶点,自身互不相邻,而CN位于立方体的棱上,其晶体中的阴离子结构如图示,下列说法正确的是

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A.该晶体是原子晶体

B.M的离子位于上述立方体的面心,呈+2价

C.M的离子位于上述立方体的体心,呈+1价,且M+空缺率(体心中没有M+的占总体心的百分比)为50%

D.晶体的化学式可表示为MFe2(CN)3,且M为+1价

 

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三氯化硼的熔点为-107℃,沸点为12.5℃,在其分子中键与键之间的夹角为120o,它能水解,有关叙述正确的是

A.三氯化硼液态时能导电而固态时不导电

B.三氯化硼加到水中使溶液的pH升高

C.三氯化硼分子呈正三角形,属非极性分子

D.分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构

 

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