Question

（2012?长宁区二模）短周期中常见金属X、石墨和二氧化钛（TiO₂）按比例混合，高温下反应得到的化合物均由两种元素组成，且都是新型陶瓷材料（在火箭和导弹上有重要应用）．根据题意完成下列填空：
（1）X的单质既可与盐酸反应，又可与NaOH溶液反应，X的离子结构示意图为

，写出X的最高价氧化物对应的水化物在强碱性溶液中主要发生的电离方程式：

Al（OH）₃=H⁺+AlO₂^-+H₂O

．
（2）石墨是最常见的碳单质．石墨烯（如图）是单层的石墨，发现它的科学家获得了2010年诺贝尔物理学奖．下列有关石墨烯的叙述正确的是

ag

．
a．石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
b．石墨烯中的碳碳键的键角是60°
c．石墨烯中碳原子的化合价为+3
d．石墨烯可导电，说明它是电解质
e．石墨烯的结构与金刚石相似
f． 石墨烯的熔点很低
g．从石墨剥离得石墨烯需克服范德华力
（3）钛是目前金属材料中比强度（强度与密度的比值）最大的金属．其外围电子排布为：3d²4s²，可见，钛原子核外有

22

种不同运动状态的电子，有

7

种不同能量的轨道．
（4）题干中所示反应的化学方程式为：

4Al+3TiO₂+3C

电解  .

2Al₂O₃+3TiC

．

Answer 1

分析：（1）能和盐酸和氢氧化钠溶液反应的金属单质是铝，铝是13号元素，其最外层有3个电子，铝原子易失去3个电子生成铝离子；铝的最高价氧化物的水化物是氢氧化铝，氢氧化铝在碱性溶液中以酸的形式电离；
（2）a．根据苯的结构分析；
b．石墨烯中的碳碳键的键角不是60°；
c．石墨烯是单质；
d．单质既不是电解质也不是非电解质；
e．金刚石是空间网状结构；
f．石墨烯是分子晶体，熔点不很低；
g．分子晶体中分子间存在分子间作用力；
（3）原子核外有多少个电子就有多少种运动状态，有多少种能级就有多少种不同能量的轨道；
（4）高温条件下，铝、石墨和二氧化钛反应生成氧化铝和碳化钛．

解答：解：（1）能和盐酸和氢氧化钠溶液反应的金属单质是铝，铝是13号元素，铝离子原子结构示意图为：，铝的最高价氧化物的水化物是氢氧化铝，氢氧化铝在碱性溶液中的电离方程式为：Al（OH）₃=H⁺+AlO₂^-+H₂O，故答案为：，Al（OH）₃=H⁺+AlO₂^-+H₂O；
（2）a．石墨烯的结构和多个苯环相连的结构相似，苯中各原子处于同一平面上，根据苯的结构知，
石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面，故正确；
b．石墨烯中的碳碳键的键角是120°，故错误；
c．石墨烯是单质，化合价为0，故错误；
d．石墨烯是单质，所以它既不是电解质也不是非电解质，故错误；
e．石墨烯是平面结构，金刚石是空间网状结构，故错误；
f．石墨烯虽然是分子晶体，但熔点不很低，故错误；
g．石墨属于分子晶体，分子间存在分子间作用力，所以从石墨剥离得石墨烯需克服范德华力，故正确；
故选ag；
（3）原子核外有多少个电子就有多少种运动状态，有多少种能级就有多少种不同能量的轨道，钛是22号元素，其核外有22个电子，所以有22种运动状态，有1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s共7种不同能量的轨道，故答案为：22；7；
（4）高温条件下，铝、石墨和二氧化钛反应生成氧化铝和碳化钛，反应方程式为 4Al+3TiO₂+3C

电解  .

2Al₂O₃+3TiC，故答案为：4Al+3TiO₂+3C

电解  .

2Al₂O₃+3TiC．

点评：本题考查物质结构和性质，难点是判断原子核外电子运动状态的种类、能量的种类，会根据图象分析石墨烯的结构，难度不大．