Question

【题目】新材料的研制与应用始终是科技发展的主要方向之一。

(1)某太阳能吸热涂层以镍或镍合金空心球为吸收剂，基态镍原子的价层电子排布式是____。

(2)硼及其化合物广泛应用于永磁材料、超导材料等领域，硼可以与氟气反应生成BF3气体，BF3分子的立体构型为___________。

(3)石墨的晶体结构如图所示，如图虚线勾勒出的是其晶胞。则石墨晶胞含碳原了个数___________。碳的两种同素异形体中键长较短的是___________(填“石墨”或“金钢石”)。

(4)石墨烯(图甲〕是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)

图乙中，1号C的杂化方式是___________，该C与相邻C形成的键角___________(填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。

(5)有机太阳能固体电池材料含有高纯度C60，其分子结构如图，1molC分子中π键的数目为___________。C60能溶于二硫化碳而不溶于水的原因是___________。C60的晶胞与干冰的晶胞相似，已知该晶胞的密度为ρg·cm－3，则两个最近C60分子间的距离为___________nm(列出计算式，已知阿伏加德罗常数的值为NA)。

Answer 1

【答案】3d84s2 平面正三角形 4 石墨 sp3 < 30NA C60与二氧化硫都是非极性分子，相似相溶，而水是极性分子 ××107nm

【解析】

（1）Ni位于Ⅷ族，即Ni的价电子包括最外层电子和次外层的d能级，Ni的价电子排布式为3d84s2；

（2）BF3中B的杂化类型为sp2，形成3个共用电子对，无孤对电子，为平面三角形；

（3）根据均摊法，图2碳原子位于顶点、棱上、面心、体心，因此个数为8×+4×+2×+1=4个；石墨同层原子靠共价键结合，键长小于金刚石中碳碳键；

(4)图乙中,1号C形成3个C－C及1个，C－O键，C原子以sp3杂化，为四面体构型，而石墨烯中的C原子杂化方式均为sp2,为平面结构，则图乙中C与相邻C形成的键角<图甲中1号C与相邻C形成的键角；

（5）C60中一个碳原子有2个C－C，1个C=C，根据均摊法，1个碳原子有个π键，1molC60中含有π键的数目是60××NA=30NA；C60与二氧化硫都是非极性分子，相似相溶，而水是极性分子；C60的晶胞与干冰的晶胞相似，设棱长为acm，晶胞的质量为(8×＋6×)×g=g，晶胞的体积为a3cm3，根据密度的定义，ρ=，a=，两个最近C60间距离是面心对角线的一半，即××107nm。