Question

【題目】石墨烯（圖 a）是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型導(dǎo)電材料，具有大п共軛體系。石墨烯 中部分碳原子被氧化后，其平面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯（圖b）。

(1)圖a中，1號(hào)C的雜化方式為______，石墨烯中含有的化學(xué)鍵類型是_____（填極性鍵，非極性鍵）；圖b中鍵角α____鍵角β(填“ >”、“<”或“=”)，水分子的空間構(gòu)型是____。

(2)基態(tài)釩原子的價(jià)電子排布式為______。

(3)醋酸銅可合成復(fù)合材料石墨烯，其制備原料為CuSO4、NH3·H2O和醋酸等。

①寫出一種與SO42-互為等電子體的分子______。

②二聚醋酸銅的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，Cu2+的配位數(shù)為______。

(4)石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯(C60)，C60和K能形成新型化合物，其晶胞如圖2所示，晶胞邊長(zhǎng)參數(shù)為anm，該化合物中K原子和C60分子的個(gè)數(shù)比為_____，該晶體的密度ρ=_____ g.cm-3

Answer 1

【答案】sp2 非極性鍵 < V形 3d34s2 CCl4 5 3：1

【解析】

根據(jù)圖示原子間的成鍵方式分析原子的軌道雜化類型及共價(jià)鍵的極性；根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫相關(guān)原子的電子排布式；根據(jù)等電子體原理及價(jià)層電子對(duì)互斥模型分析分子的空間構(gòu)型及判斷等電子體；根據(jù)配合物的組成及原理分析中心原子的配位數(shù)；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)計(jì)算晶胞密度。

（1）圖a中，與1號(hào)C相連的C原子數(shù)為3，所以1號(hào)C與相鄰C形成3個(gè)σ鍵，雜化方式為sp2；石墨烯中含有的化學(xué)鍵為非極性共價(jià)鍵；β角的中心碳是處在平面六邊形中的，鍵角為120°，α角的中心碳周圍連了4個(gè)單鍵，與甲烷的結(jié)構(gòu)類似，鍵角小于120°，所以圖b中鍵角α<鍵角β；水分子中氧原子軌道雜化類型為sp3，與H原子形成2個(gè)σ鍵，有兩對(duì)孤電子對(duì)，所以分子空間構(gòu)型為V形.

（2）V的原子序數(shù)為23，根據(jù)核外電子排布規(guī)律分析知基態(tài)釩原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2，則價(jià)電子排布式為3d34s2。

（3）①等電子體是指價(jià)電子總數(shù)和原子總數(shù)相同的分子、離子或基團(tuán)，SO42-共有32個(gè)價(jià)電子，5個(gè)原子，用“替代法”，CCl4或SiCl4中的價(jià)電子總數(shù)均為4+4×7=32，且都有5個(gè)原子，所以與SO42-互為等電子體。

②由圖可知二聚醋酸銅中，有2個(gè)銅離子、2個(gè)水分子、4個(gè)醋酸根離子，則其化學(xué)式為Cu2(CH3COO)4(H2O)2，根據(jù)圖示，Cu2+的配位數(shù)為5。

（4）如圖所示，有12個(gè)K原子位于面上，則一個(gè)晶胞中K原子數(shù)為12×1/2=6，有8個(gè)C60位于頂點(diǎn)處、1個(gè)C60位于體心，則一個(gè)晶胞中C60分子數(shù)為8×1/8+1=2，該化合物中K原子和C60分子的個(gè)數(shù)比為6：2=3：1，一個(gè)晶胞的質(zhì)量為 ，則該晶體的密度ρ=g÷（a×10-7cm）3=g/cm3。