Question

含碳物质具有许多优良性质。

（一）2010年诺贝尔物理学奖所指向的是碳的又一张奇妙脸孔：人类已知的最薄材料——石墨烯。

（1）下列说法中，正确的是         。

A．固态时，碳的各种单质的晶体类型相同 

B．石墨烯只含有非极性键

C．从石墨剥离得石墨烯需要破坏化学键  

D．石墨烯具有导电性

（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、铜等或合金，含碳源可以是乙炔、苯、乙醇等中的一种或任意组合。

①乙醇和二甲醚（H₃C—O—CH₃）是同分异构体，二甲醚的沸点比乙醇         （填“高”或“低”），原因是         。

②铜的第一电离能（I₁）小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能（I₂）却大于锌的第二电离能，其主要原因是                        。

（二）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。

（3）已知金刚石中的C－C的键长为154．45pm，C₆₀中C－C键长为 145~140pm，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         。

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

（5）继C₆₀后，科学家又合成了Si₆₀、N₆₀，C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是         ，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Si₆₀分子中π键的数目为         。

Answer

（15分）（1）B、D（2分）

（2）①低（1分）；乙醇分子间可形成氢键，而二甲醚分子间无氢键（2分）

②Cu失去一个电子成为Cu+后，核外电子排布为[Ar] 3d10，属于全充满，能量较低，结构稳定，所以Cu第2电离能相对较大（2分）

（3）不正确，C60是分子晶体，熔化时不需要破坏化学键 （2分）

（4）3︰1（2分）

（5）N>C>Si（2分）；30（2分）。

【解析】

试题分析：（1）A．固态时，金刚石是原子晶体，石墨是混合型晶体，C60是分子晶体，因此碳的各种单质的晶体类型不相同，错误。B．石墨烯只含有碳碳非极性键，正确。C．从石墨剥离得石墨烯需要破坏分子间作用力，错误。D．石墨烯中每个碳原子形成三个共价键，每个碳原子还有一个电子未形成共用电子对，自由移动，因此具有导电性，正确。（2）①乙醇和二甲醚（H3C—O—CH3）是同分异构体，二甲醚分子之间只存在分子间作用力，而乙醇的分子之间除存在分子间作用力外，还存在氢键，增加了分子之间的吸引力，所以二甲醚的沸点比乙醇低；②铜的第一电离能（I1）小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能（I2）却大于锌的第二电离能，是由于Cu原子最外层只有1个电子，当其失去这个电子后的Cu+的核外电子排布为[Ar] 3d10，属于全充满，能量较低，结构稳定，所以Cu第2电离能相对较大。（3）物质熔沸点的高低与物质的晶体类型有关。C60是分子晶体，熔化时不需要破坏化学键，所以不能认为C60的熔点高于金刚石。（4）根据晶胞结构可知，在一个晶胞中含有K+：1/2×12=6；含有的C60的个数是：1/8×8+1=2,所以n（K+)：n（C60)=6:2=3:1。（5）元素的非金属性越强，其电负性就越大，所以C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是N>C>Si，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，则每个Si原子可以形成一个Si60π键，由于化学键是相邻的原子共同形成，它们所占的几率相同，每个化学键为两个原子所共有，所以分子中π键的数目为60÷2=30。

考点：考查物质结构的知识。