2024年4月15日发(作者：)

压轴题5 物质结构与性质(选考)

1．据《自然》杂志于2018年3月15日发布，中国留学生曹原用石墨烯实现了常温超导。

这一发现将在很多领域发生颠覆性的革命。曹原被评为2018年度影响世界的十大科学人物的

第一名。

(1)下列说法中正确的是__________。

·

a．碳的电子式是 ，可知碳原子最外层有4个单电子

b．12 g石墨烯含共价键数为N

A

c．从石墨剥离得石墨烯需克服共价键

d．石墨烯中含有多中心的大π键

(2)COCl

2

分子的空间构型是___________。其中，电负性最大的元素的基态原子中，有

_________种不同能量的电子。

(3)独立的NH

3

分子中，H—N—H键键角106.7°。如图是[Zn(NH

3

)

6

]

2

离子的部分结构以

＋

及其中H—N—H键键角。

请解释[Zn(NH

3

)

6

]

2

＋

离子中H—N—H键角变为109.5°的原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)碳化钙的电子式：Ca

2

＋

，其晶胞如图所示，晶胞边长为a nm、CaC

2

－

相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为N

A

，其晶体密度的计算表达式为___________g·cm

3

；

晶胞中Ca

2

位于C

2

2

所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为______nm。

＋－

·

解析 (1)a.碳的电子式是 ，但碳原子最外层只有2p能级有2个单电子，故错误；

b.共价键分摊：每个碳原子周围的3个σ键分别被3个碳原子分摊(各占一半)，每个碳原子分

摊的σ键数为1.5,12 g即1 mol石墨烯含σ键数为1.5N

A

，故错误；c.石墨烯层间可以滑动，

说明层与层之间的作用力弱，是分子间作用力，故错误；d.石墨烯中含有多中心的大π键，

故正确。

(2)COCl

2

分子中的C原子最外层的4个电子全部参与成键，C原子共形成1个双键和2

个单键，故其采取sp

2

杂化，该分子的空间构型为平面三角形；该分子中电负性最大的是O

元素，基态氧原子中，有1s上1种、2s上1种、2p上1种，即3种不同能量的电子。

(3)氨分子中有孤对电子。氨分子与Zn

2

＋

形成配合物后，孤对电子与Zn

2

＋

成键，原孤对

电子与成键电子对之间的排斥作用变为成键电子对之间的排斥作用，排斥作用减弱，所以

H—N—H键角变大。

(4)晶胞边长为a nm＝a×10

－

7

cm，晶胞体积＝(a×10

－

7

cm)

3

，该晶胞中Ca

2

＋

个数＝1＋

－

12×1/4＝4，C

2

其晶体密度＝mV＝M×4/[N

A

(a×10

－

7

)

3

]g·cm

－

3

；

2

个数＝8×1/8＋6×1/2＝4，

2

－

晶胞中Ca

2

＋

位于C

2

所形成的八面体的体心，该正八面体的平面对角线为2a nm，则正八

面体的边长为

2

a (或0.707a)nm。

2

＋＋

答案 (1)d (2)平面三角形 3 (3)氨分子与Zn

2

形成配合物后，孤对电子与Zn

2

成键，

原孤对电子与成键电子对之间的排斥作用变为成键电子对之间的排斥作用，排斥作用减弱，

所以H—N—H键角变大 (4)

4M2

a (或0.707a)

－

73

2

N

A

a×10

2．金属镓有“电子工业脊梁”的美誉，镓及其化合物应用广泛。

(1)基态Ga原子中有__________种能量不同的电子，其价电子排布式为_________。

(2)第四周期的主族元素中，基态原子未成对电子数与镓相同的元素有________(填元素符

号)。

(3)三甲基镓[(CH

3

)

3

Ga]是制备有机镓化合物的中间体。

①在700℃时，(CH

3

)

3

Ga和AsH

3

反应得到GaAs，化学方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②(CH

3

)

3

Ga中Ga原子的杂化方式为__________；AsH

3

的空间构型是________________。

(4)GaF

3

的熔点为1 000℃，GaCl

3

的熔点为77.9℃，其原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)砷化镓是半导体材料，其晶胞结构如图所示。