Question

4．研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)及其用途的關(guān)系對于化學(xué)學(xué)科來講有著重要的意義．其研究成果對于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科技、能源、材料、社會、環(huán)境及人類的生活都起著十分重要的作用．
I．石墨烯是一種二維晶體，人們常見的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原 子堆疊而形成的．石墨的層間作用力較弱，很容易互相剝離，形成薄薄的石墨片．當(dāng)把石墨片剝成單層之后，這種只有一個碳原子厚度的單層就是石墨烯．石墨烯目前最有潛力 的應(yīng)用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產(chǎn)未來的超級計算機(jī)．
（1）基態(tài)碳原子的核外電子有種不同的能量狀態(tài)．若石墨烯結(jié)構(gòu)中有1molC，則 其含有六元環(huán)的數(shù)目為0.5N_A．
（2）與碳同主族的基態(tài)鍺（Ge）原子的價層電子排布式是4s²4p²．Ge的最髙價氧化物分子式是GeBr₄．該元素可能的性質(zhì)或應(yīng)用有BCD．
A．是一種比較活潑的金屬元素
B．其第一電離能大于同周期的鎵（Ga）元素
C．其單質(zhì)可作為半導(dǎo)體材料    
D．其最高價氣化物的沸點(diǎn)高于氣化鈉的沸點(diǎn)
II．（3）工業(yè)上冶煉鋁不用氯化鋁，因為氯化鋁易升華，其雙聚物AL₂CL₆結(jié)構(gòu)如圖所示．
lmol該分中含2N_A個配位鍵，該分子否（填“是”或“否”）平面型分子．
（4）科學(xué)家研發(fā)了一種含銅的農(nóng)藥，其具有低殘留的特點(diǎn)，圖是該農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)簡式

（5）請分析lmol該結(jié)構(gòu)中π鍵的個數(shù)6N_A；加“﹡”碳原子的雜化方式為sp³．
Ⅲ．（5）LiCl和KC1晶體結(jié)構(gòu)屬于NaCl型，其溶點(diǎn)分別為614℃和116℃．K⁺和C^L-的半徑的半徑分別為133pm和181pm．在電解溶鹽LiCl以制取金屬鋰的生產(chǎn)工藝中，加入適量的 KC1晶體，可使電解槽溫度下降至400℃，從而使生產(chǎn)條件得以改善．在KC1晶體中，K⁺離子占據(jù)由C1^-離子圍成的八面體空隙，計算相距最近的八面體空隙中心之間的距離444pm．

Answer 1

分析 （1）石墨烯中每個碳原子被3個環(huán)共用，所以每個環(huán)上有2個碳原子，據(jù)此計算六元環(huán)個數(shù)；
（2）根據(jù)基態(tài)電子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則，以此解答該題；根據(jù)主族元素的最高價等于最外層電子數(shù)；
A．Ge是一種金屬元素，但最外層電子數(shù)為4，金屬性不強(qiáng)；
B．同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢，但第IIA族和第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素；
C．鍺單質(zhì)是一種半導(dǎo)體材料；
D．組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越小，熔點(diǎn)越低；
（3）Al₂Cl₆結(jié)構(gòu)中Al原子與Cl原子之間形成3個共價鍵、1個配位鍵，Al原子雜化軌道數(shù)目為4；
（4）單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵；加“*”碳原子形成4個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4；
（5）最近的八面體空隙中心之間距離等于2個K⁺離子之間的距離．

解答 解：（1）石墨烯中每個碳原子被3個環(huán)共用，所以每個環(huán)上有2個碳原子，若石墨烯結(jié)構(gòu)中有1molC，則其含有六元環(huán)的數(shù)目為0.5N_A；
故答案為：0.5N_A；
（2）鍺是32號元素，核外有32個電子，基態(tài)鍺（Ge）原子原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²，價層電子排布式是4s²4p²；Ge的最高價為+4價，Ge的最高價溴化物分子式是GeBr₄；
A．Ge是一種金屬元素，但最外層電子數(shù)為4，金屬性不強(qiáng)，故A錯誤；
B．鎵（Ga）、鍺（Ge）處于同一周期，第一電離能鍺（Ge）大于鎵（Ga），故B正確；
C．鍺單質(zhì)是一種半導(dǎo)體材料，故C正確；
D．氯化鍺和氯化鈉都是分子晶體，但氯化鍺的相對分子質(zhì)量大于氯化鈉，所以氯化鍺沸點(diǎn)高于氯化鈉，故D正確；
故選：4s²4p²；GeBr₄；BCD；
（3）Al₂Cl₆結(jié)構(gòu)中，Al原子與Cl原子之間形成3個共價鍵、1個配位鍵，Al原子雜化軌道數(shù)目為4，1mol該分子中含2N_A個配位鍵，該分子不是平面型分子，
故答案為：2N_A；否；
（4）1個中含有6個雙鍵，則含有6個π鍵，加“*”碳原子形成4個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4，采取sp³雜化，
故答案為：6N_A；sp³；
（5）最近的八面體空隙中心之間距離等于2個K⁺離子之間的距離，$\frac{\sqrt{2}}{2}$（r（K⁺）+r（C1^-））×2=$\frac{\sqrt{2}}{2}$（133pm+181pm）×2=444pm；
故答案為：444pm．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、晶胞計算、電離能等，難度不大，注意同周期第一電離能異常情況．