Question

据《自然》杂志于2018年3月15日发布，中国留学生曹原用石墨烯实现了常温超导。这一发现将在很多领域发生颠覆性的革命。曹原被评为2018年度影响世界的十大科学人物的第一名。

（1）下列说法中正确的是______。

a．碳的电子式是，可知碳原子最外层有4个单电子

b．12 g石墨烯含共价键数为N_A

c．从石墨剥离得石墨烯需克服共价键

d．石墨烯中含有多中心的大π键

（2）COCl₂分子的空间构型是___。其中，电负性最大的元素的基态原子中，有_________种不同能量的电子。

（3）独立的NH₃分子中，H－N－H键键角106.7⁰。如图是[Zn(NH₃)₆]²⁺离子的部分结构以及其中H－N－H键键角。

请解释[Zn(NH₃)₆]²⁺离子中H－N－H键角变为109.5⁰的原因是________。

（4）化合物[EMIM][AlCl₄]具有很高的应用价值，其熔点只有7℃，其中EMIM⁺结构如图所示。

该物质晶体的类型是_______。大π键可用符号 表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的原子数和电子数。则EMIM⁺离子中的大π键应表示为_______。

（5）碳化钙的电子式：，其晶胞如图所示，晶胞边长为a nm、CaC₂相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为N_A，其晶体密度的计算表达式为___________g·cm⁻³；晶胞中Ca²⁺位于C₂^2－所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为______nm。

Answer

d 平面三角形 3 氨分子与Zn2+形成配合物后,孤对电子与Zn2+成键，原孤对电子与成键电子对之间的排斥作用变为成键电子对之间的排斥作用，排斥作用减弱，所以H-N-H键角变大 离子晶体 （或0.707a）

【解析】

（1）a．碳的电子式是，但碳原子最外层只有2p能级有2个单电子；

b．共价键分摊：每个碳原子周围的3个σ键分别被3个碳原子分摊（各占一半），每个碳原子分摊的σ键数为1.5，12g石墨烯即1mol含σ键数为1.5NA；

c．石墨烯层间可以滑动，说明层与层之间的作用力弱，是分子间作用力；

d．石墨烯中含有多中心的大π键。

（2）分析C成键情况，结合VSEPR模型判断；电负性最大的是O元素；

（3）氨分子中有孤对电子。氨分子与Zn2+形成配合物后,孤对电子与Zn2+成键，原孤对电子与成键电子对之间的排斥作用变为成键电子对之间的排斥作用，排斥作用减弱，所以H-N-H键角变大；

（4）化合物[EMIM][AlCl4]由阴、阳离子构成；根据形成大π键的原子数和电子数分析；

（5）晶胞边长为anm=a×10-7cm，晶胞体积=（a×10-7cm）3，该晶胞中Ca2＋个数=1+12×1/4=4，C22－个数=8×1/8+6×1/2=4，其晶体密度=mV；晶胞中Ca2＋位于C22－所形成的八面体的体心，该正八面体的边长根据正方形对角线的长度计算。

（1）a．碳的电子式是，但碳原子最外层只有2p能级有2个单电子，故错误；

b．共价键分摊：每个碳原子周围的3个σ键分别被3个碳原子分摊（各占一半），每个碳原子分摊的σ键数为1.5，12g石墨烯即1mol含σ键数为1.5NA，故错误；

c．石墨烯层间可以滑动，说明层与层之间的作用力弱，是分子间作用力，故错误；

d．石墨烯中含有多中心的大π键，故正确。

故选d。

（2）COCl2分子中的C原子最外层的4个电子全部参与成键，C原子共形成1个双键和2个单键，故其采取sp2杂化，该分子的空间构型为平面三角形；

该分子中电负性最大的是O元素，基态氧原子中，有1s上1种、2s上1种、2p上1种，即3种不同能量的电子；

（3）氨分子中有孤对电子。氨分子与Zn2+形成配合物后,孤对电子与Zn2+成键，原孤对电子与成键电子对之间的排斥作用变为成键电子对之间的排斥作用，排斥作用减弱，所以H-N-H键角变大；

（4）化合物[EMIM][AlCl4]由阴、阳离子构成，属于离子晶体；EMIM+形成大π键的原子数为5、电子数为6，则EMIM+离子中的大π键应表示为 ；

（5）晶胞边长为anm=a×10-7cm，晶胞体积=（a×10-7cm）3，该晶胞中Ca2＋个数=1+12×1/4=4，C22－个数=8×1/8+6×1/2=4，其晶体密度=mV=M×4/[NA(a×10-7)3]g·cm－3；晶胞中Ca2＋位于C22－所形成的八面体的体心，该正八面体的平面对角线为 anm，则正八面体的边长为 （或0.707a）nm.