Question

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下：

(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．12 g石墨烯含σ键数为N_A

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力

(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下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含碳原子且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：________。

Answer

BD [Ar]3d74s2 乙醇分子间可形成氢键，而氯乙烷分子间无氢键 Cu3Au或AuCu3 abc sp3和sp2杂化

【解析】

（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分子间作用力；

（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根据分子的空间构型判断，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。

（1）A、石墨烯是平面结构，金刚石空间网状结构，二者结构不同，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，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1.5NA，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，D正确；

答案选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，注意先排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；

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；

③每个晶胞中含有的铜原子数=1/2×6=3，含有的金原子数=1/8×8=1，所以它的化学式可表示为：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。答案选abc；

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。