Question

【題目】碳和硅均為元素周期表中第IV A族的元素，其單質(zhì)和化合物有著重要應(yīng)用。

（1）石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨，最早是由科學家用機械剝離的方法從石墨中分離出來，其部分性能優(yōu)于傳統(tǒng)的硅材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。

①寫出基態(tài)碳原子的電子排布式________。石墨烯中C的雜化類型為________。

②下圖為單層石墨烯的結(jié)構(gòu)示意圖。12 g的石墨烯中由C原子連接成的六元環(huán)的物質(zhì)的量約為________mol。

③石墨烯加氫制得的石墨烷，可用表示。下列有關(guān)敘述正確的是________。

a.石墨烷屬于烷烴 b.石墨烷難溶于水

c.石墨烷中所有碳原子共平面 d.石墨烷可以發(fā)生加成反應(yīng)

④石墨烯可由加熱晶體脫除的方法制得。該過程屬于________。

a.物理變化 b.分解反應(yīng) c.氧化還原反應(yīng)

（2）的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅類似。的晶體類型為________，晶體中原子與鍵的數(shù)目之比為________。

（3）與空間構(gòu)型相似，但性質(zhì)不同：前者不易與水反應(yīng)，但后者與水劇烈反應(yīng)，生成兩種酸和一種氣體，寫出該反應(yīng)的化學方程式：__________________________。

Answer 1

【答案】1s22s22p2 sp2雜化 0.5 b b、c 原子晶體 1:4 SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+3HCl+H2↑

【解析】

(1)①碳原子的核電荷數(shù)為6，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為；C與相鄰C形成3個C-C鍵，沒有孤對電子；

②石墨烯中每個碳原子形成3個碳碳鍵，每個碳碳鍵為2個碳原子共用。每個碳原子為3個六元環(huán)共用，1個六元環(huán)含有2個碳原子；

③結(jié)合烷烴和烯烴的結(jié)構(gòu)特點和性質(zhì)分析；

④加熱晶體脫除制得石墨烯，反應(yīng)過程中引入碳碳雙鍵，且C元素的化合價發(fā)生改變；

(2)晶體硅為原子晶體；晶體中每個Si原子形成4個Si-C鍵；

(3)SiHCl3與水劇烈反應(yīng)，生成的兩種酸應(yīng)該是H2SiO3和HCl，結(jié)合元素的化合價升降，同時生成的氣體為H2。

(1)①碳原子的核電荷數(shù)為6，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為，則基態(tài)碳原子的電子排布式為1s22s22p2；C與相鄰C形成3個C-C鍵，沒有孤對電子，雜化方式均為sp2；

②每個碳原子形成3個碳碳鍵，每個碳碳鍵為2個碳原子共用，故每碳原子單占有的共價鍵為=1.5，則碳原子和碳碳鍵的個數(shù)比是1:1.5=2:3，每個碳原子為3個六元環(huán)共用，1個六元環(huán)含有2個碳原子，12g碳的物質(zhì)的量為1mol，則六元環(huán)物質(zhì)的量為0.5mol；

③a．石墨烷的分子通式為(CH)n，不滿足烷烴的分子通式CnH2n+2，則不屬于烷烴，故a錯誤；

b．石墨烷屬烴類，均難溶于水，故b正確；

c．石墨烷中所有碳原子均為sp3雜化，則所有碳原子不可能共平面，故c錯誤；

d．石墨烷中不存在碳碳雙鍵，不可以發(fā)生加成反應(yīng)，故d錯誤；

故答案為b；

④a．加熱晶體脫除制得石墨烯，有新物質(zhì)生成，是化學變化，故a錯誤；

b．加熱晶體脫除制得石墨烯，發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為SiC=Si+C，屬分解反應(yīng)，故b正確；

c．反應(yīng)中碳、硅元素化合價發(fā)生變化，屬于氧化還原反應(yīng)，故c正確；

故答案為b、c；

(2)晶體硅為原子晶體，SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅類似，則SiC的晶體類型為原子晶體；晶體中每個Si原子形成4個Si-C鍵，則晶體中Si原子與Si-C鍵的數(shù)目之比為1:4；

(3)SiHCl3與水劇烈反應(yīng)，生成的兩種酸應(yīng)該是H2SiO3和HCl，結(jié)合元素的化合價升降，同時生成的氣體為H2，該反應(yīng)的化學方程式為SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+3HCl+H2↑。