Question

A．美國《科學》雜志評出的2009年十大科學突破之一是石墨烯的研究和應用方面的突破．石墨烯具有原子級的厚度、優異的電學性能、出色的化學穩定性和熱力學穩定性．制備石墨烯方法有石墨剝離法、化學氣相沉積法等．石墨烯的球棍模型及分子結構示意圖如右：
（1）下列有關石墨烯說法正確的是______．
A．石墨烯的結構與金剛石相似
B．石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面
C．12g石墨烯含σ鍵數為NA
D．從石墨剝離得石墨烯需克服石墨層與層之間的分子間作用
（2）化學氣相沉積法是獲得大量石墨烯的有效方法之一，催化劑為金、銅、鈷等金屬或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一種或任意組合．
①鈷原子在基態時，核外電子排布式為：______．
②乙醇沸點比氯乙烷高，主要原因是______．
③右圖是金與銅形成的金屬互化物合金，它的化學式可表示為：______．
④含碳源中屬于非極性分子的是______（a．甲烷  b．乙炔  c．苯  d．乙醇）
⑤酞菁與酞菁銅染料分子結構如下圖，酞菁分子中氮原子采用的雜化方式有：______；酞菁銅分子中心離子的配位數為：______．

B．硫酸鉀是重要的化工產品，生產方法很多，如曼海姆法、石膏兩步轉化法等．

（1）本實驗中，采用抽濾方法，圖中A、B兩儀器名稱分別為：______、______．
（2）在一部轉化反應器中發生的反應為：CaSO₄?2H₂O+2NH₄HCO₃=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃+CO₂↑+3H₂O，該步反應溫度必須低于35℃，其主要目的是____________．
（3）在兩步轉化反應器中發生反應的化學方程式為____________．
（4）兩步轉化反應器中用乙二醇代替水作溶劑，其目的是____________．
（5）磷石膏主要成分為二水硫酸鈣，還含有未分解的磷礦，未洗滌干凈的磷酸、氟化鈣、鐵鋁氧化物等，欲檢驗母液中含Fe³⁺，可用亞鐵氰化鉀溶液檢驗，該檢驗反應的離子方程式為：______．
（6）該法優點除K₂SO₄產率高外，再列舉一個優點____________．

Answer 1

【答案】分析：A．（1）根據石墨烯的結構分析，石墨烯是一種平面結構，根據一個碳原子含有的σ鍵判斷12g石墨烯中含有的σ鍵個數；石墨中每層碳原子和每層碳原子之間存在作用力；
（2）①根據構造原理書寫鈷原子在基態時的核外電子排布式；
②根據氫鍵對物質熔沸點的影響分析；
③利用均攤法確定化學式；
④根據分子的根據構型判斷，以極性鍵結合的多原子分子如結構對稱，正負電荷的重心重合，電荷分布均勻，則為非極性分子；
⑤由結構式中的鍵和孤電子對數判斷氮原子采用的雜化方式；根據結構直接去尋找與其相鄰的原子并結合化學式去確定；
B．（1）A、B兩儀器名稱分別為：布氏漏斗和安全瓶；
（2）根據碳酸氫銨的性質分析；
（3）硫酸銨和氯化鉀反應生成硫酸鉀和氯化銨；
（4）硫酸鉀在水中的溶解度大于在乙二醇中的溶解度；
（5）鐵離子和鐵氰化鉀溶液反應生成KFe[Fe（CN）₆]↓沉淀；
（6）根據生成物和原料的利用率分析．
解答：解：（1）A、石墨烯是平面結構，金剛石空間網狀結構，故A錯誤；
 B．碳碳雙鍵上所有原子都處于同一平面，所以導致石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面，故B正確；
C．石墨烯中一個碳原子具有1.5個σ鍵，所以12g石墨烯含σ鍵數為1.5N_A，故C錯誤；
D．石墨結構中，石墨層與層之間存在分子間作用力，所以從石墨剝離得石墨烯需克服石墨層與層之間的分子間作用力，故D正確；
故選BD；
（2）①鈷是27號元素，鈷原子核外有27個電子，根據構造原理書寫基態原子的核外電子排布式，注意向排4s電子再排3d電子，所以基態鈷原子的核外電子排布式為[Ar]3d⁷4s²，
故答案為：[Ar]3d⁷4s²；     
②分子晶體中，物質的熔沸點隨著相對分子質量的增大而增大，但乙醇分子間能形成氫鍵導致乙醇的熔沸點大于氯乙烷的熔沸點，
故答案為：乙醇分子間可形成氫鍵，而氯乙烷分子間無氫鍵；
③每個晶胞中含有的銅原子數=6×=3，含有的金原子數=×8=1，所以它的化學式可表示為：Cu₃Au或AuCu₃，故答案為：Cu₃Au或AuCu₃；
④a．甲烷是正四面體結構，屬于對稱結構，所以是非極性分子；
b．乙炔是直線型結構，屬于對稱結構，所以是非極性分子；
c．苯是平面結構，屬于對稱結構，所以是非極性分子； 
d．乙醇不是對稱結構，所以是極性分子；
故選a、b、c； 
⑤酞菁分子中部分氮原子含有2個σ鍵一個孤對電子，所以采取sp²雜化，部分氮原子含有3個σ鍵一個孤對電子，所以采取sp³雜化；
該分子中能提供孤對電子的氮原子才是配原子，所以酞菁銅分子中心原子的配位數為：2；
故答案為：sp³和sp²；2；
B．（1）A、B兩儀器名稱分別為：布氏漏斗和安全瓶，故答案為：布氏漏斗；安全瓶；
（2）碳酸氫銨易分解，為防止碳酸氫銨分解，所以反應溫度必須低于35℃，故答案為：防止NH₄HCO₃分解；
（3）氯化鉀和硫酸銨反應生成硫酸鉀和氯化銨，反應方程式為：（NH₄）₂SO₄+2KCl=K₂SO₄+2NH₄Cl，
故答案為：（NH₄）₂SO₄+2KCl=K₂SO₄+2NH₄Cl；
（4）硫酸鉀易溶于水而不易溶于乙二醇，所以加入乙二醇是為了降低K₂SO₄溶解度，有利于K₂SO₄析出，提高產率，
故答案為：降低K₂SO₄溶解度，有利于K₂SO₄析出，提高產率；
（5）鐵離子和鐵氰化鉀反應生成KFe[Fe（CN）₆]沉淀，其反應方程式為：Fe³⁺+K⁺+[Fe（CN）₆]^4-=KFe[Fe（CN）₆]↓，故答案為：Fe³⁺+K⁺+[Fe（CN）₆]^4-=KFe[Fe（CN）₆]↓；
（6）該法優點除K₂SO₄產率高外，還有原料得到充分利用，同時得到副產品化肥等，故答案為：原料得到充分利用，同時得到副產品化肥等．
點評：本題考查較綜合，難度較大，化學式的確定、雜化方式的判斷、核外電子排布式的書寫等是高考的熱點，應重點掌握．