【題目】石墨烯是一種由碳原子組成六角形呈蜂巢晶格的二維碳納米材料(如圖甲),石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變,轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯(如圖乙)。

(1)圖甲中,1號C與相鄰C形成σ鍵的個數(shù)為__________。

(2)圖乙中,1號C的雜化方式是__________,該C與相鄰C形成的鍵角__________(填“>”、“<”或“=”)圖甲中1號C與相鄰C形成的鍵角。

(3)我國制墨工藝是將50nm左右的石墨烯或氧化石墨烯溶于水,在相同條件下所得到的分散系后者更為穩(wěn)定,其原因是____________________。

(4)石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯(C60),某金屬M與C60可制備一種低溫超導(dǎo)材料,晶胞如圖丙所示,M原子位于晶胞的棱心與內(nèi)部。該晶胞中M原子的個數(shù)為____________,該材料的化學(xué)式為_______________。

(5)金剛石與石墨都是碳的同素異形體。若碳原子半徑為r,金剛石晶胞的邊長為a,根據(jù)硬球接觸模型,金剛石晶胞中碳原子的空間占有率為___________。

(6)一定條件下,CH4、CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如下圖所示)的水合物晶體,其相關(guān)參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物晶體俗稱“可燃冰”。

①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是___________________________;

②為開采深海海底的“可燃冰”,有科學(xué)家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知上圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586nm,結(jié)合圖表從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析,該設(shè)想的依據(jù)是:______________________________。

參數(shù)

分子

分子直徑/nm

分子與H2O的結(jié)合能E/(kJ·mol-1)

CH4

0.436

16.40

CO2

0.512

29.91

【答案】 3 sp3 < 氧化石墨烯可與水形成氫鍵更穩(wěn)定 12 M3C60 ×100% (或34%) 氫鍵、范德華力 CO2的分子直徑小于籠狀結(jié)構(gòu)空腔直徑,且CO2與水的結(jié)合能大于CH4與水的結(jié)合能

【解析】分析:本題對物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識的綜合考察。主要涉及到分子中σ鍵數(shù)目的計算、氫鍵、分子間作用力等基礎(chǔ)知識;根據(jù)中心原子價層電子對數(shù)就可以判定中心碳原子雜化方式,對于金剛石晶胞,體對角線與碳原子半徑之間的關(guān)系為r= ,就能夠解答出金剛石晶胞中碳原子的空間占有率。

詳解:(1)圖甲中,與1號碳相連的碳原子數(shù)為3,所以1號碳與相鄰碳形成σ鍵的個數(shù)為3;正確答案:3。

(2)圖乙中,1號碳與相鄰的3個碳和1個氧相連,形成4個σ鍵,雜化方式為sp3 ;圖乙中1號碳與相鄰碳形成立體結(jié)構(gòu),而圖甲中1號碳與相連碳構(gòu)成的為平面結(jié)構(gòu),所以圖乙中1號碳與相鄰碳形成的鍵角要;正確答案:sp3 ;<。

(3) 由于氧化石墨烯可與水形成氫鍵更穩(wěn)定,所以將50nm左右的石墨烯或氧體對角線的長度為碳原子半徑的化石墨烯溶于水,在相同條件下所得到的分散系氧化石墨烯更為穩(wěn)定;正確答案:氧化石墨烯可與水形成氫鍵更穩(wěn)定。

(4) 該晶胞中M的原子個數(shù)為12×1/4+9=12;該晶胞中C60的個數(shù)為8×1/8+6×1/2=4,所以該材料的化學(xué)式為M3C60正確答案12;M3C60

(5)金剛石晶胞中含有碳原子數(shù)為8×1/8+6×1/2+4=8,金剛石不是緊密堆積結(jié)構(gòu),設(shè)體心有一個球,半徑為r cm,沿體對角線方向有5個球,體對角線距離為8r=a×√3, r= ,原子的體積V(原子)= ×8=32πr3/3,晶胞的體積 V(晶胞)= a3=(3,空間占有率= V(原子)/ V(晶胞)= = ×100%;正確答案:×100% (或34%)。

(6)①CH4與形成的水合物俗稱“可燃冰”,分子晶體中作用力是范德華力,水分子之間存在氫鍵;正確答案氫鍵、范德華力。

②由表格可知:二氧化碳的分子直徑小于籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑,即0.512<0.586,能順利進入籠狀空腔內(nèi),且二氧化碳與水的結(jié)合能力強于甲烷,即29.91>16.40;正確答案CO2的分子直徑小于籠狀結(jié)構(gòu)空腔直徑,且CO2與水的結(jié)合能大于CH4與水的結(jié)合能力。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列A~F是實驗室中常用的化學(xué)儀器,請回答下列有關(guān)問題:

1下列各組混合物中,能用儀器E進行分離的是___________(填序號)。

a水中的泥沙 b水和酒精 c水和四氯化碳

2配制100mL 0.2 mol·L1NaOH溶液,所需氫氧化鈉固體的質(zhì)量是_______g。實驗中一定用到的上述儀器有_________(填序號),還缺少的玻璃儀器是_________(填儀器名稱)。

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【題目】25 ℃時,在“H2A—HA-—A2-的水溶液體系中,H2A、HA-A2- 三者中各自所占的物質(zhì)的量分數(shù)(α)隨溶液pH變化的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是

A. 在含H2A、HA-A2- 的溶液中,加入少量NaOH固體,αHA-)一定增大

B. 將等物質(zhì)的量的NaHANa2A混合物溶于水,所得溶液中αHA-A2-

C. NaHA溶液中,HA-的水解能力大于HA-的電離能力

D. 在含H2A、HA-A2-的溶液中,若c(H2A)+2c(A2-)+c(OH-)=c(H+),則αH2A)與αHA-)不一定相等

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【題目】下列有關(guān)電解質(zhì)溶液的說法正確的是( )

A. 10mL0.1mol·L-1Na2CO3溶液逐滴滴加到10mL0.1mol·L-1鹽酸中,混合溶液中各離子濃度的大小關(guān)系:c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO3-)>c(CO32-)

B. NH4HCO3溶液中存在:C(NH4+)=C(HCO3-)+C(CO32-)+C(H2CO3)

C. 常溫下,測得某純CaSO3與水形成的濁液pH為9,已知Ka1(H2SO3)=1.8×10-2,Ka2(H2SO3)=6.0×10-9,忽略SO32-的第二步水解,則Ksp(CaSO3)=3.6×10-10

D. 若兩種鹽溶液的濃度相同且pH(NaX)>pH(NaY),則c(X)+c(OH)<c(Y)+c(OH)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】ZnO在醫(yī)藥、石化等領(lǐng)域有廣泛的用途。研究小組用某閃鋅礦(主要成分ZnS,含有FeS、SiO2、MnCO3等雜質(zhì))制備氧化鋅和硫單質(zhì),設(shè)計如下流程:

請回答下列問題:

(1)濾渣1的化學(xué)式為_______,任寫一種該物質(zhì)的用途:_______________。

(2)沉淀X的化學(xué)式為______________。

(3)“轉(zhuǎn)化Ⅱ”中主要反應(yīng)的離子方程式為___________________________

(4)若Ksp(ZnCO3)=1.5×10﹣10,溶液中離子濃度≤1.0×10﹣5molL﹣1時,認為該離子沉淀完全。則欲使1Lc(Zn2+)=1.5molL﹣1溶液中Zn2+沉淀完全,需加入等體積的Na2CO3溶液的物質(zhì)的量濃度至少為_______________________molL﹣1 (寫出精確計算結(jié)果,溶液混合時體積變化忽略不計)。

(5)“一系列操作”包括過濾、洗滌、干燥。過濾所用的玻璃儀器有______;洗滌沉淀的操作為__________________。

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【題目】下圖為元素周期表短周期的一部分,Z原子的電子層數(shù)為n,最外層電子數(shù)為2n+1。下列敘述錯誤的是 (  )

A. 氫和R、W三種元素形成的陰離子有3種以上

B. RY2分子中每個原子的最外層均為8電子結(jié)構(gòu)

C. R、Y、Z的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性依次增強

D. X、Z的氫化物的熱穩(wěn)定性和還原性,都依次減弱

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【題目】為測定某地空氣中SO2和可吸入顆粒的含量,某同學(xué)設(shè)計了如下圖所示的實驗裝置:

注:氣體流速管是用來測量單位時間內(nèi)通過氣體體積的裝置

(1)上述實驗測定原理為_________________________________ (用化學(xué)方程式表示)。

(2)應(yīng)用上述裝置測定空氣中SO2和可吸入顆粒的含量,除需測定氣體流速(單位:mL·s-1)外,還需要測定碘溶液藍色褪去所需的時間和___________________________。

(3)己知:碘單質(zhì)微溶于水,KI可以增大碘在水中溶解度。為精確配制100 mL 5.0×10-4mol·L-1的碘溶液,先要配制1000 mL 1.0×10-2mol·L-1碘溶液,再取5.00 mL溶液稀釋成為5.0×10-4mol·L-1碘溶液。

①第一步:用托盤天平稱取___ g 碘單質(zhì)加入燒杯中,同時加入少量碘化鉀固體,加適量水?dāng)嚢枋怪耆芙狻?/span>

②第二步:________________,洗滌、定容、搖勻。

③第三步:用第二步所得溶液配制5.0×10-4mol·L-1碘溶液,此步操作中,除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外還需要的玻璃儀器有________________________。

(4)空氣中SO2含量的測定:

①已知空氣中二氧化硫的最大允許排放濃度不得超過0.02mg·L-1,在指定的地點取樣,以200mL·s-1氣體流速通過氣體流速管通入到上圖實驗裝置中,觀察記錄碘溶液褪色所需時間為500s,則該地空氣中的SO2含量是________ mg·L-1____________(填“符合”、“不符合”)排放標準。

②如果甲同學(xué)用該方法測量空氣中SO2的含量時,所測得的數(shù)值比實際含量低,其原因可能是________________________________(假設(shè)溶液配制、稱量或量取及各種讀數(shù)均無錯誤。寫出一種可能原因即可)

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【題目】能源、資源問題是當(dāng)前人類社會面臨的一項重大課題。

(1)直接利用物質(zhì)燃燒提供熱能在當(dāng)今社會仍然占很大比重,但存在利用率低的問題。CH4、H2、CO、CH3OH都是重要的能源物質(zhì),甲烷燃燒的化學(xué)方程式為:____。

(2)燃料電池將能量轉(zhuǎn)化效率比直接燃燒效率高,如圖為某種燃料電池的工作原理示意圖,a、b均為惰性電極。

①使用時,空氣從____口通入(填“A”或“B”);

②假設(shè)使用的“燃料”是甲醇,a極的電極反應(yīng)式為:____。

(3)鋼鐵的腐蝕現(xiàn)象非常普遍,電化學(xué)腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因,某同學(xué)按下圖進行鋼鐵腐蝕的模擬,則正極的電極反應(yīng)式為:____,當(dāng)導(dǎo)線中有3.01×1023個電子流過,被腐蝕的鐵元素為____g。[ 提示:電化學(xué)的總反應(yīng)式為2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2]

(4)海水化學(xué)資源的開發(fā)利用具有重要的意義和作用,下圖是海帶中提取碘的示意圖:

①中操作的名稱是____;反應(yīng)②的離子方程式是____,下述物質(zhì)中不可做試劑③的是____。

A.乙醇 B.苯 C.乙酸 D.四氯化碳

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【題目】下圖為光伏發(fā)電電解甲基肼[CH3-NH-NH2]制氫的裝置示意圖(電解池中交換膜僅阻止氣體通過,a、b極均為惰性電極)。下列敘述中正確的是

A. N型半導(dǎo)體為正極,P型半導(dǎo)體為負極

B. 制氫裝置溶液中電子從a極流向b極

C. 工作時,產(chǎn)生的N2、H2體積比為1:3(同溫同壓)

D. 工作時,a極的電極反應(yīng)式為CH3-NH-NH2+12OHˉ-10eˉ=CO32-+N2↑+9H2O

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