题目内容

4．研究物质结构与性质及其用途的关系对于化学学科来讲有着重要的意义．其研究成果对于工农业生产、科技、能源、材料、社会、环境及人类的生活都起着十分重要的作用．
I．石墨烯是一种二维晶体，人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原 子堆叠而形成的．石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片．当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯．石墨烯目前最有潜力 的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机．
（1）基态碳原子的核外电子有种不同的能量状态．若石墨烯结构中有1molC，则 其含有六元环的数目为0.5NA．
（2）与碳同主族的基态锗（Ge）原子的价层电子排布式是4s24p2．Ge的最髙价氧化物分子式是GeBr4．该元素可能的性质或应用有BCD．
A．是一种比较活泼的金属元素
B．其第一电离能大于同周期的镓（Ga）元素
C．其单质可作为半导体材料    
D．其最高价氣化物的沸点高于氣化钠的沸点
II．（3）工业上冶炼铝不用氯化铝，因为氯化铝易升华，其双聚物AL2CL6结构如图所示．
lmol该分中含2NA个配位键，该分子否（填“是”或“否”）平面型分子．
（4）科学家研发了一种含铜的农药，其具有低残留的特点，图是该农药的结构简式

（5）请分析lmol该结构中π键的个数6NA；加“﹡”碳原子的杂化方式为sp3．
Ⅲ．（5）LiCl和KC1晶体结构属于NaCl型，其溶点分别为614℃和116℃．K+和CL-的半径的半径分别为133pm和181pm．在电解溶盐LiCl以制取金属锂的生产工艺中，加入适量的 KC1晶体，可使电解槽温度下降至400℃，从而使生产条件得以改善．在KC1晶体中，K+离子占据由C1-离子围成的八面体空隙，计算相距最近的八面体空隙中心之间的距离444pm．

分析 （1）石墨烯中每个碳原子被3个环共用，所以每个环上有2个碳原子，据此计算六元环个数；
（2）根据基态电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，以此解答该题；根据主族元素的最高价等于最外层电子数；
A．Ge是一种金属元素，但最外层电子数为4，金属性不强；
B．同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第IIA族和第VA族元素的第一电离能大于相邻元素；
C．锗单质是一种半导体材料；
D．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越小，熔点越低；
（3）Al2Cl6结构中Al原子与Cl原子之间形成3个共价键、1个配位键，Al原子杂化轨道数目为4；
（4）单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键；加“*”碳原子形成4个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为4；
（5）最近的八面体空隙中心之间距离等于2个K+离子之间的距离．

解答 解：（1）石墨烯中每个碳原子被3个环共用，所以每个环上有2个碳原子，若石墨烯结构中有1molC，则其含有六元环的数目为0.5NA；
故答案为：0.5NA；
（2）锗是32号元素，核外有32个电子，基态锗（Ge）原子原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2，价层电子排布式是4s24p2；Ge的最高价为+4价，Ge的最高价溴化物分子式是GeBr4；
A．Ge是一种金属元素，但最外层电子数为4，金属性不强，故A错误；
B．镓（Ga）、锗（Ge）处于同一周期，第一电离能锗（Ge）大于镓（Ga），故B正确；
C．锗单质是一种半导体材料，故C正确；
D．氯化锗和氯化钠都是分子晶体，但氯化锗的相对分子质量大于氯化钠，所以氯化锗沸点高于氯化钠，故D正确；
故选：4s24p2；GeBr4；BCD；
（3）Al2Cl6结构中，Al原子与Cl原子之间形成3个共价键、1个配位键，Al原子杂化轨道数目为4，1mol该分子中含2NA个配位键，该分子不是平面型分子，
故答案为：2NA；否；
（4）1个中含有6个双键，则含有6个π键，加“*”碳原子形成4个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为4，采取sp3杂化，
故答案为：6NA；sp3；
（5）最近的八面体空隙中心之间距离等于2个K+离子之间的距离，$\frac{\sqrt{2}}{2}$（r（K+）+r（C1-））×2=$\frac{\sqrt{2}}{2}$（133pm+181pm）×2=444pm；
故答案为：444pm．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、杂化方式与空间构型判断、晶胞计算、电离能等，难度不大，注意同周期第一电离能异常情况．

练习册系列答案
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请回答：
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9．下列离子方程式书写正确的是（　　）
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16．已知一些金属单质的发现、使用与金属的活动性存在着某种必然联系，下列时间或事件发生在铁器时代之前的是（　　）
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