题目内容
【题目】英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法从石墨中成功获得超薄材料石墨烯而获奖。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如图：
（1）下列有关石墨烯说法正确的是______。
a．12 g石墨烯含
键数为NA
b．石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
c．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
d．石墨烯中每个C原子连接3个六元环，每个六元环占有6个C原子
（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基态铜原子能量最高的电子占据的能级符号是_____；第四周期元素中，最外层电子数与铜相同的元素还有______。
②下列分子属于非极性分子的是______。
a．甲烷 b．二氯甲烷 c．苯 d．乙醇
③乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还高的丁烷，请解释原因______。
④酞菁与酞菁铜染料分子结构如下图1，酞菁分子中碳原子采用的杂化方式是______。
⑤金与铜可形成的金属互化物合金（如上图2），它的化学式可表示为______；在Au周围最近并距离相等的Cu有______个，若2个Cu原子核的最小距离为d pm，该晶体的密度可以表示为______g/cm3。（阿伏加德罗常数用NA表示）
【答案】 bc 3d K、 Cr a、c 乙醇分子间可形成氢键而丁烷分子间不能形成氢键 sp2 Cu3Au或AuCu3 12 
【解析】（1）由图示得到，石墨烯中碳原子的杂化类型为sp2，所以每个碳原子应该形成3个σ键，而每形成1个σ键需要2个碳原子，所以C∶σ键＝2∶3，因此12g石墨烯（1molC）中的σ键为1.5mol，选项a错误。石墨烯中所有的碳原子都是sp2杂化，所以所有的碳原子都在同一个平面，选项b正确。石墨晶体中石墨层与层之间存在的是分子间作用力，所以选项c正确。石墨烯中每个C原子连接3个六元环，所以每个C原子在一个六元环中只能分得1/3，所以每个六元环占有6×1/3=2个C原子，选项d错误。
（2）①铜是29号元素，核外电子排布式为[Ar]3d104S1，根据鲍林的近似能级图得到其中能量最高的能级为3d。第四周期，最外层电子数与Cu相同都是1个电子的是K(4s1)和Cr（3d54s1）。
②甲烷（正四面体）和苯（正六边形）都是高度对称的分子，所以是非极性分子；而二氯甲烷是变形四面体结构是极性分子，乙醇显然是极性分子。
③乙醇沸点高于丁烷的原因是，乙醇有-OH，可以形成分子间氢键，从而提高了沸点。
④酞菁分子中碳都形成了双键，或者都是苯环中的碳原子，所以都是sp2杂化。
⑤金原子占据晶胞的顶点，所以有8×
＝1个；铜原子占据6个面心，所以有6×
＝3个，所以化学式为Cu3Au或AuCu3。如果以图2晶胞的体心为顶点，以顶点的金原子为体心，可以得到一个新的晶胞，该新晶胞中金原子在体心，铜原子位于12条棱的棱心，所以在Au周围最近并距离相等的Cu有12个。由立体几何知识得到图2中两个Cu原子核的最小距离为晶胞面对角线的一半，所以面对角线的长度为2d pm，所以晶胞边长为2d/
＝d pm＝d×10-10 cm。晶胞体积为边长的立方为：
d3×10-30 cm3，晶胞中含有1个Au和3个Cu，所以晶胞的质量为(197+3×64)/NA，质量除以体积得到晶胞密度为： g/cm3。
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【题目】为提纯下列物质(括号内的物质为杂质)，所选用的除杂试剂或分离方法不正确的是
选项 | 提纯的物质 | 除杂试剂 | 分离方法 |
A | 乙炔(硫化氢) | 硫酸铜溶液 | 洗气 |
B | 苯(苯酚) | 浓溴水 | 过滤 |
C | 乙醇(乙酸) | 生石灰 | 蒸馏 |
D | 苯甲酸(可溶性杂质) | 水 | 重结晶 |
A. A B. B C. C D. D
