题目内容
A.美国《科学》杂志评出的2009年十大科学突破之一是石墨烯的研究和应用方面的突破.石墨烯具有原子级的厚度、优异的电学性能、出色的化学稳定性和热力学稳定性.制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等.石墨烯的球棍模型及分子结构示意图如右:(1)下列有关石墨烯说法正确的是______.
A.石墨烯的结构与金刚石相似
B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C.12g石墨烯含σ键数为NA
D.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用
(2)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一,催化剂为金、铜、钴等金属或合金,含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合.
①钴原子在基态时,核外电子排布式为:______.
②乙醇沸点比氯乙烷高,主要原因是______.
③右图是金与铜形成的金属互化物合金,它的化学式可表示为:______.
④含碳源中属于非极性分子的是______(a.甲烷 b.乙炔 c.苯 d.乙醇)
⑤酞菁与酞菁铜染料分子结构如下图,酞菁分子中氮原子采用的杂化方式有:______;酞菁铜分子中心离子的配位数为:______.
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzhx/web/STSource/20131101173851673266853/SYS201311011738516732668018_ST/images0.png)
B.硫酸钾是重要的化工产品,生产方法很多,如曼海姆法、石膏两步转化法等.
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(1)本实验中,采用抽滤方法,图中A、B两仪器名称分别为:______、______.
(2)在一部转化反应器中发生的反应为:CaSO4?2H2O+2NH4HCO3=(NH4)2SO4+CaCO3+CO2↑+3H2O,该步反应温度必须低于35℃,其主要目的是____________.
(3)在两步转化反应器中发生反应的化学方程式为____________.
(4)两步转化反应器中用乙二醇代替水作溶剂,其目的是____________.
(5)磷石膏主要成分为二水硫酸钙,还含有未分解的磷矿,未洗涤干净的磷酸、氟化钙、铁铝氧化物等,欲检验母液中含Fe3+,可用亚铁氰化钾溶液检验,该检验反应的离子方程式为:______.
(6)该法优点除K2SO4产率高外,再列举一个优点____________.
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【答案】分析:A.(1)根据石墨烯的结构分析,石墨烯是一种平面结构,根据一个碳原子含有的σ键判断12g石墨烯中含有的σ键个数;石墨中每层碳原子和每层碳原子之间存在作用力;
(2)①根据构造原理书写钴原子在基态时的核外电子排布式;
②根据氢键对物质熔沸点的影响分析;
③利用均摊法确定化学式;
④根据分子的根据构型判断,以极性键结合的多原子分子如结构对称,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,则为非极性分子;
⑤由结构式中的键和孤电子对数判断氮原子采用的杂化方式;根据结构直接去寻找与其相邻的原子并结合化学式去确定;
B.(1)A、B两仪器名称分别为:布氏漏斗和安全瓶;
(2)根据碳酸氢铵的性质分析;
(3)硫酸铵和氯化钾反应生成硫酸钾和氯化铵;
(4)硫酸钾在水中的溶解度大于在乙二醇中的溶解度;
(5)铁离子和铁氰化钾溶液反应生成KFe[Fe(CN)6]↓沉淀;
(6)根据生成物和原料的利用率分析.
解答:解:(1)A、石墨烯是平面结构,金刚石空间网状结构,故A错误;
B.碳碳双键上所有原子都处于同一平面,所以导致石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面,故B正确;
C.石墨烯中一个碳原子具有1.5个σ键,所以12g石墨烯含σ键数为1.5NA,故C错误;
D.石墨结构中,石墨层与层之间存在分子间作用力,所以从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力,故D正确;
故选BD;
(2)①钴是27号元素,钴原子核外有27个电子,根据构造原理书写基态原子的核外电子排布式,注意向排4s电子再排3d电子,所以基态钴原子的核外电子排布式为[Ar]3d74s2,
故答案为:[Ar]3d74s2;
②分子晶体中,物质的熔沸点随着相对分子质量的增大而增大,但乙醇分子间能形成氢键导致乙醇的熔沸点大于氯乙烷的熔沸点,
故答案为:乙醇分子间可形成氢键,而氯乙烷分子间无氢键;
③每个晶胞中含有的铜原子数=6×
=3,含有的金原子数=
×8=1,所以它的化学式可表示为:Cu3Au或AuCu3,故答案为:Cu3Au或AuCu3;
④a.甲烷是正四面体结构,属于对称结构,所以是非极性分子;
b.乙炔是直线型结构,属于对称结构,所以是非极性分子;
c.苯是平面结构,属于对称结构,所以是非极性分子;
d.乙醇不是对称结构,所以是极性分子;
故选a、b、c;
⑤酞菁分子中部分氮原子含有2个σ键一个孤对电子,所以采取sp2杂化,部分氮原子含有3个σ键一个孤对电子,所以采取sp3杂化;
该分子中能提供孤对电子的氮原子才是配原子,所以酞菁铜分子中心原子的配位数为:2;
故答案为:sp3和sp2;2;
B.(1)A、B两仪器名称分别为:布氏漏斗和安全瓶,故答案为:布氏漏斗;安全瓶;
(2)碳酸氢铵易分解,为防止碳酸氢铵分解,所以反应温度必须低于35℃,故答案为:防止NH4HCO3分解;
(3)氯化钾和硫酸铵反应生成硫酸钾和氯化铵,反应方程式为:(NH4)2SO4+2KCl=K2SO4+2NH4Cl,
故答案为:(NH4)2SO4+2KCl=K2SO4+2NH4Cl;
(4)硫酸钾易溶于水而不易溶于乙二醇,所以加入乙二醇是为了降低K2SO4溶解度,有利于K2SO4析出,提高产率,
故答案为:降低K2SO4溶解度,有利于K2SO4析出,提高产率;
(5)铁离子和铁氰化钾反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀,其反应方程式为:Fe3++K++[Fe(CN)6]4-=KFe[Fe(CN)6]↓,故答案为:Fe3++K++[Fe(CN)6]4-=KFe[Fe(CN)6]↓;
(6)该法优点除K2SO4产率高外,还有原料得到充分利用,同时得到副产品化肥等,故答案为:原料得到充分利用,同时得到副产品化肥等.
点评:本题考查较综合,难度较大,化学式的确定、杂化方式的判断、核外电子排布式的书写等是高考的热点,应重点掌握.
(2)①根据构造原理书写钴原子在基态时的核外电子排布式;
②根据氢键对物质熔沸点的影响分析;
③利用均摊法确定化学式;
④根据分子的根据构型判断,以极性键结合的多原子分子如结构对称,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,则为非极性分子;
⑤由结构式中的键和孤电子对数判断氮原子采用的杂化方式;根据结构直接去寻找与其相邻的原子并结合化学式去确定;
B.(1)A、B两仪器名称分别为:布氏漏斗和安全瓶;
(2)根据碳酸氢铵的性质分析;
(3)硫酸铵和氯化钾反应生成硫酸钾和氯化铵;
(4)硫酸钾在水中的溶解度大于在乙二醇中的溶解度;
(5)铁离子和铁氰化钾溶液反应生成KFe[Fe(CN)6]↓沉淀;
(6)根据生成物和原料的利用率分析.
解答:解:(1)A、石墨烯是平面结构,金刚石空间网状结构,故A错误;
B.碳碳双键上所有原子都处于同一平面,所以导致石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面,故B正确;
C.石墨烯中一个碳原子具有1.5个σ键,所以12g石墨烯含σ键数为1.5NA,故C错误;
D.石墨结构中,石墨层与层之间存在分子间作用力,所以从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力,故D正确;
故选BD;
(2)①钴是27号元素,钴原子核外有27个电子,根据构造原理书写基态原子的核外电子排布式,注意向排4s电子再排3d电子,所以基态钴原子的核外电子排布式为[Ar]3d74s2,
故答案为:[Ar]3d74s2;
②分子晶体中,物质的熔沸点随着相对分子质量的增大而增大,但乙醇分子间能形成氢键导致乙醇的熔沸点大于氯乙烷的熔沸点,
故答案为:乙醇分子间可形成氢键,而氯乙烷分子间无氢键;
③每个晶胞中含有的铜原子数=6×
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④a.甲烷是正四面体结构,属于对称结构,所以是非极性分子;
b.乙炔是直线型结构,属于对称结构,所以是非极性分子;
c.苯是平面结构,属于对称结构,所以是非极性分子;
d.乙醇不是对称结构,所以是极性分子;
故选a、b、c;
⑤酞菁分子中部分氮原子含有2个σ键一个孤对电子,所以采取sp2杂化,部分氮原子含有3个σ键一个孤对电子,所以采取sp3杂化;
该分子中能提供孤对电子的氮原子才是配原子,所以酞菁铜分子中心原子的配位数为:2;
故答案为:sp3和sp2;2;
B.(1)A、B两仪器名称分别为:布氏漏斗和安全瓶,故答案为:布氏漏斗;安全瓶;
(2)碳酸氢铵易分解,为防止碳酸氢铵分解,所以反应温度必须低于35℃,故答案为:防止NH4HCO3分解;
(3)氯化钾和硫酸铵反应生成硫酸钾和氯化铵,反应方程式为:(NH4)2SO4+2KCl=K2SO4+2NH4Cl,
故答案为:(NH4)2SO4+2KCl=K2SO4+2NH4Cl;
(4)硫酸钾易溶于水而不易溶于乙二醇,所以加入乙二醇是为了降低K2SO4溶解度,有利于K2SO4析出,提高产率,
故答案为:降低K2SO4溶解度,有利于K2SO4析出,提高产率;
(5)铁离子和铁氰化钾反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀,其反应方程式为:Fe3++K++[Fe(CN)6]4-=KFe[Fe(CN)6]↓,故答案为:Fe3++K++[Fe(CN)6]4-=KFe[Fe(CN)6]↓;
(6)该法优点除K2SO4产率高外,还有原料得到充分利用,同时得到副产品化肥等,故答案为:原料得到充分利用,同时得到副产品化肥等.
点评:本题考查较综合,难度较大,化学式的确定、杂化方式的判断、核外电子排布式的书写等是高考的热点,应重点掌握.
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