石墨烯[如图(a)所示]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...
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石墨烯[如图(a)所示]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[如图(b)所示]。
(a)石墨烯结构 (b)氧化石墨烯结构
(1)图(a)中,1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
(2)图(b)中,1号C的杂化方式是________,该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“=”)图(a)中1号C与相邻C形成的键角。
(3)若将图(b)所示的氧化石墨烯分散在H2O中,则氧化石墨烯中可与H2O形成*键的原子有________(填元素符号)。
(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________,该材料的化学式为________。
【回答】
(1)3
(2)sp3 <
(3)O、H
(4)12 M3C60
[解析] (1)由图(a)可知,1号C与另外3个碳原子形成3个σ键。(2)图(b)中1号C与3个碳原子、1个氧原子共形成4个σ键,其价层电子对数为4,C的杂化方式为sp3;该C与相邻C的键角约为109°28′,图(a)中1号C采取sp2杂化,碳原子间夹角为120°。(3)氧化石墨烯中“—OH”的O可与H2O中的H形成*键、氧化石墨烯中“—OH”的H可与H2O中的O形成*键,氧化石墨烯中可与H2O形成*键的原子有O、H。(4)利用“均摊法”可知该晶胞棱上12个M完全属于该晶胞的M为12×=3,位于晶胞内的9个M完全属于该晶胞,故该晶胞中M原子的个数为12;该晶胞中含有C60的个数为8×+6×=4,因此该晶胞的化学式为M3C60。
知识点:物质结构 元素周期律单元测试
题型:推断题
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