Question

2．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對石墨開發(fā)了許多新用途，廣泛用于石油化工、原子能等工業(yè)領(lǐng)域．

（1）石墨的層狀結(jié)構(gòu)如圖1所示，石墨中碳原子的雜化類型為sp²，圖中7個六元環(huán)實際占有的碳原子數(shù)是14．
（2）由石墨可制石墨烯（如圖2），下列有關(guān)石墨烯說法正確的是BD．
A．石墨烯的結(jié)構(gòu)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(shù)為N_A
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
（3）石墨能與熔融金屬鉀作用，形成藍色的C₂₄K、灰色的C₄₈K、C₆₀K等．有一種青銅色的C_xK中K原子（用o表示）的分布如圖3所示，則x=8；另有一種石墨化合物C₃₂K，其中K原子的分布也類似圖的正六邊形，該正六邊形的邊長是圖中正六邊形邊長的2倍．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，每個碳原子形成3個共價鍵，則價層電子對數(shù)為3；每個六元環(huán)中含有6個碳原子，每個碳原子被三個環(huán)共用；
（2）A．石墨烯屬于平面結(jié)構(gòu)，金剛石屬于立體結(jié)構(gòu)；
B．石墨烯是一種平面結(jié)構(gòu)；
C．根據(jù)一個碳原子含有的σ鍵判斷12g石墨烯中含有的σ鍵個數(shù)；
D．根據(jù)石墨中層與層之間存在作用力分析．
（3）利用均攤法計算碳原子和鉀原子個數(shù)之比，注意每個鉀原子被幾個三角形共用；從C₈K變?yōu)镃₃₂K，C原子數(shù)擴大4倍，即圖形面積擴大4倍，據(jù)此判斷．

解答 解：（1）由圖可知，每個碳原子形成3個共價鍵，則碳原子的價層電子對數(shù)為3，所以屬于sp²雜化；每個六元環(huán)中含有6個碳原子，每個碳原子被三個環(huán)共用，則平均每個六元環(huán)含有2個碳原子，則7個六元環(huán)實際占有的碳原子數(shù)是14；
故答案為：sp²；14；
（2）A、石墨烯是平面結(jié)構(gòu)，金剛石空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故A錯誤；
B．碳碳雙鍵上所有原子都處于同一平面，所以導(dǎo)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形成三個共價鍵，每個共價鍵由兩個碳原子構(gòu)成，則一個碳原子具有1.5個σ鍵，所以12g石墨烯含σ鍵數(shù)為1.5N_A，故C錯誤；
D．石墨結(jié)構(gòu)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．
故答案為：BD；
（3）可以取三個鉀原子形成的小三角形為計算單位，其完全占有的碳原子數(shù)是4，占有的鉀原子數(shù)為$\frac{1}{6}$×3=$\frac{1}{2}$，故碳原子數(shù)和鉀原子數(shù)之比是4：$\frac{1}{2}$=8：1，即x=8；
從C₈K變?yōu)镃₃₂K，C原子數(shù)擴大4倍，即圖形面積擴大4倍，則邊長為原來的2倍，
故答案為：8；2．

點評 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的知識，題目涉及雜化類型的判斷、晶胞的計算等，難度中等，注意中心原子的雜化類型、均攤法在晶胞計算中的應(yīng)用．