题目内容
如图1，新技术的开发离不开新材料，结构决定性质，物质结构的研究为新材料的应用奠定了基础．2010、2011年的诺贝尔奖均与物质结构有关．2010年的诺贝尔物理学奖颁给了因在二维空间材料石墨烯方面进行了开创性实验的两位英国科学家．2011年的诺贝尔化学奖颁给了发现准晶体的以色列化学家．试回答下列问题：
（1）石墨烯可以看做单层的石墨，所有的碳原子都以单键结合，每个碳原子多余的一个电子用于形成一种特殊的大π键，所以这些π键电子可以在石墨烯中自由运动．下列关于石墨烯的说法中错误的是
A．只有一个碳原子的厚度，如此薄的结晶材料肯定是非常不稳定的．
B．应该具有和金属一样良好的导电、导热性能．
C．所有的碳原子均为sp2杂化
D．由于碳碳原子间以共价键相结合，它的熔点应该是非常高的．
（2）若已知石墨烯中每个碳碳键的键长为142pm，可以计算出平均每个正六边形的面积约为5.24×10-20m2，则12g石墨烯的面积约为 m2（用科学计数法表示，且小数点后保留两位）．
（3）上海世博会场馆大量的照明材料或屏幕使用了发光二极管（LED）．目前市售LED晶片，材质基本以GaAs（砷化镓）、AlGaInP（磷化铝镓铟）、InGaN（氮化铟镓）为主．镓的基态原子的电子排布式是 ．
（4）砷化镓的晶胞结构如图2所示．与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为 ．砷化镓晶体中 配位键．（填“有”或“无”）
（5）已知Ga的原子半径为136pm，As的原子半径为114pm，
=1.732，根据以上数据估算该晶体密度为 g/cm3．（列式并计算，结果取整数）
（1）石墨烯可以看做单层的石墨，所有的碳原子都以单键结合，每个碳原子多余的一个电子用于形成一种特殊的大π键，所以这些π键电子可以在石墨烯中自由运动．下列关于石墨烯的说法中错误的是
A．只有一个碳原子的厚度，如此薄的结晶材料肯定是非常不稳定的．
B．应该具有和金属一样良好的导电、导热性能．
C．所有的碳原子均为sp2杂化
D．由于碳碳原子间以共价键相结合，它的熔点应该是非常高的．
（2）若已知石墨烯中每个碳碳键的键长为142pm，可以计算出平均每个正六边形的面积约为5.24×10-20m2，则12g石墨烯的面积约为
（3）上海世博会场馆大量的照明材料或屏幕使用了发光二极管（LED）．目前市售LED晶片，材质基本以GaAs（砷化镓）、AlGaInP（磷化铝镓铟）、InGaN（氮化铟镓）为主．镓的基态原子的电子排布式是
（4）砷化镓的晶胞结构如图2所示．与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为
（5）已知Ga的原子半径为136pm，As的原子半径为114pm，
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考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,判断简单分子或离子的构型
专题：化学键与晶体结构
分析：（1）A．石墨烯可以看做单层的石墨，所有的碳原子都以单键结合，在单层的石墨存在大π键，所以石墨烯的性质还是很稳定的；
B．由于在单层的石墨存在大π键，这些π键电子可以在石墨烯中自由运动，所以石墨烯具有和金属一样良好的导电、导热性能；
C．石墨烯中所有的碳原子都以单键结合，每个碳周围有三个碳，形成三个共价键，所以所有的碳原子均为sp2杂化；
D．由于石墨烯可以看做单层的石墨，在同一层内所有的碳原子都以单键结合，但层与层之间是范德华力，所以它的熔沸点应当介于分子晶体和原子晶体之间；
（2）利用均摊法算出每个六边形实际占有碳原子的个数，再结合六边形的面积和碳原子的物质的量可以算得石墨烯的面积；
（3）镓是31号元素，根据原子核外电子排布规律可以写出电子排布式；
（4）由晶胞图可知与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为正四面体；根据镓和砷的最外层电子数分别为3和5，而在晶胞中无论是镓还是砷周围都连了四个共价键，根据八电子稳定结构的原则可知，镓和砷之间有一个配位键；
（5）根据Ga的原子半径和As的原子半径可以估算出晶胞的体积，再根据晶胞中含有的原子个数及质量可以估算出密度．
B．由于在单层的石墨存在大π键，这些π键电子可以在石墨烯中自由运动，所以石墨烯具有和金属一样良好的导电、导热性能；
C．石墨烯中所有的碳原子都以单键结合，每个碳周围有三个碳，形成三个共价键，所以所有的碳原子均为sp2杂化；
D．由于石墨烯可以看做单层的石墨，在同一层内所有的碳原子都以单键结合，但层与层之间是范德华力，所以它的熔沸点应当介于分子晶体和原子晶体之间；
（2）利用均摊法算出每个六边形实际占有碳原子的个数，再结合六边形的面积和碳原子的物质的量可以算得石墨烯的面积；
（3）镓是31号元素，根据原子核外电子排布规律可以写出电子排布式；
（4）由晶胞图可知与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为正四面体；根据镓和砷的最外层电子数分别为3和5，而在晶胞中无论是镓还是砷周围都连了四个共价键，根据八电子稳定结构的原则可知，镓和砷之间有一个配位键；
（5）根据Ga的原子半径和As的原子半径可以估算出晶胞的体积，再根据晶胞中含有的原子个数及质量可以估算出密度．
解答：
解：（1）A．石墨烯可以看做单层的石墨，所有的碳原子都以单键结合，在单层的石墨存在大π键，所以石墨烯的性质还是很稳定的，故A错误；
B．由于在单层的石墨存在大π键，这些π键电子可以在石墨烯中自由运动，所以石墨烯具有和金属一样良好的导电、导热性能，故B正确；
C．石墨烯中所有的碳原子都以单键结合，每个碳周围有三个碳，形成三个共价键，所以所有的碳原子均为sp2杂化，故C正确；
D．由于石墨烯可以看做单层的石墨，在同一层内所有的碳原子都以单键结合，但层与层之间是范德华力，所以它的熔沸点应当介于分子晶体和原子晶体之间，故D正确；
故答案为：A；
（2）利用均摊法算出每个六边形实际占有碳原子的个数为6×
=2，所以，12g石墨烯（即1mol）实际占有的六边形的个数为
×6.02×1023，所以算得石墨烯的面积为
×6.02×1023×5.24×10-20m2=1.58×104m2，故答案为：1.58×104；
（3）镓是31号元素，根据原子核外电子排布规律可以写出电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1（或[Ar]3d104s24p1 ），故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p1（或[Ar]3d104s24p1 ）；
（4）由晶胞图可知与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为正四面体；根据镓和砷的最外层电子数分别为3和5，而在晶胞中无论是镓还是砷周围都连了四个共价键，根据八电子稳定结构的原则可知，镓和砷之间有一个配位键，故答案为：正四面体； 有；
（5）根据晶胞的结构可知，晶胞的体对角线长度应为两个镓原子和两个砷原子直径的长度之和，即体对角线长度为4×（136+114），由此求得晶胞的边长为
pm，而每个晶胞中含有镓的原子个数为8×
+6×
=4，含有砷原子的个数为4，所以晶胞的密度为：
g/cm3=5，
故答案为：
g/cm3=5；
B．由于在单层的石墨存在大π键，这些π键电子可以在石墨烯中自由运动，所以石墨烯具有和金属一样良好的导电、导热性能，故B正确；
C．石墨烯中所有的碳原子都以单键结合，每个碳周围有三个碳，形成三个共价键，所以所有的碳原子均为sp2杂化，故C正确；
D．由于石墨烯可以看做单层的石墨，在同一层内所有的碳原子都以单键结合，但层与层之间是范德华力，所以它的熔沸点应当介于分子晶体和原子晶体之间，故D正确；
故答案为：A；
（2）利用均摊法算出每个六边形实际占有碳原子的个数为6×
| 1 |
| 3 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
（3）镓是31号元素，根据原子核外电子排布规律可以写出电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1（或[Ar]3d104s24p1 ），故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p1（或[Ar]3d104s24p1 ）；
（4）由晶胞图可知与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为正四面体；根据镓和砷的最外层电子数分别为3和5，而在晶胞中无论是镓还是砷周围都连了四个共价键，根据八电子稳定结构的原则可知，镓和砷之间有一个配位键，故答案为：正四面体； 有；
（5）根据晶胞的结构可知，晶胞的体对角线长度应为两个镓原子和两个砷原子直径的长度之和，即体对角线长度为4×（136+114），由此求得晶胞的边长为
| 4×(136+114) | ||
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| 1 |
| 8 |
| 1 |
| 2 |
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故答案为：
| ||||
[
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点评：本题考查了混合型晶体的性质、均摊法计算、晶体的结构、晶胞的计算等知识，中等难度，解题的难点在（5）中晶胞看作是由原子的实心球体堆积而成，利用几何知识，分析得出晶胞体积与原子大小的关系．
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：
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| A、1.4mol?L-1 |
| B、3mol?L-1 |
| C、0.5mol?L-1 |
| D、2mol?L-1 |