Question

【題目】【化學——選修3：物質結構與性質】

儲氫合金是利用金屬或合金與氫形成氫化物而把氫儲存起來。MgH2，LaNi5，MmNiMn（Mm代表混合稀土）等是幾類常見的儲氫材料。近期，中國科大的最新研究發現，在鎳的表面覆蓋石墨烯（如圖所示），可以大大增加儲氫材料釋放氫氣的速率。已知：石墨烯是一種由單層碳原子組成的平面結構，具有良好的導電、導熱性。回答下列問題：

（1）Mn的價電子排布式為_______________，據此可判斷Mn元素在元素周期表中處于_________區。

（2）①石墨烯中碳原子的雜化方式為_______________，據此說明石墨烯具有良好導電性的原因是_____________________。

②Si是與C相鄰的同主族元素，據原子結構分析并預測，Si能否形成類似石墨烯的穩定結構？

________________________。

（3）碳與氫能形成乙烷、乙烯、乙炔等多種有機物。巳知，在相同條件下，乙烯，乙炔易與氫氣加成， 最終生成乙烷。

①乙烷的二溴代物中____________（填“有”或“無”）手性分子。

②從共價鍵的形成過程說明乙烯比乙烷活潑的原因：____________________。

③C—C,CC，CC的鍵能之比最有可能為___________（填序號）。

A．1.00∶2.17：4.90

B．1.00∶1.77∶2.34

C．1.00：2.00∶3.00

（4）Ni晶體中微粒之間的作用力為________。Ni的晶胞棋型與銅、銀、金相同，用Ni的微粒半徑（rNi）列出Ni晶體的空間占有率的表達式：__________________。

Answer 1

【答案】（1）3d54s2；d

（2）①sp2雜化；每個碳原子有一個未參與雜化的p軌道垂直于碳原子平面，所有p軌道相互平行重疊，使p軌道中的電子可以在整個平面內運動②不能；Si的原子半徑比C大，形成的σ鍵較長，p—p軌道重疊較小，不能形成穩定的鍵

（3）①無②乙烯中形成的π鍵不如σ鍵牢固，容易斷裂；③B

（4）金屬鍵；

【解析】

試題分析：（1）Mn元素的原子序數為25，Mn的價電子排布式為3d54s2，據此可判斷Mn元素在元素周期表中處于d區。

（2）①石墨烯中同層碳原子構成平面結構，所以C的雜化方式為sp2雜化；每個碳原子有一個未參與雜化的p軌道垂直于碳原子平面，所有p軌道相互平行重疊，使p軌道中的電子可以在整個平面內運動，所以石墨烯具有良好導電性。

②Si是與C相鄰的同主族元素，但是由于Si的原子半徑比C大，形成的σ鍵較長，p—p軌道重疊較小，不能形成穩定的鍵，所以Si不能形成類似石墨烯的穩定結構。

（3）碳與氫能形成乙烷、乙烯、乙炔等多種有機物。巳知，在相同條件下，乙烯，乙炔易與氫氣加成， 最終生成乙烷。

① 手性碳原子是指同時與4個不同的原子或原子團相連的碳原子，所以乙烷的二溴代物中無手性分子。故答案為：無；

② 由于乙烯中的碳碳雙鍵，其中一條鍵是π鍵，不如σ鍵牢固，容易斷裂，所以乙烯比乙烷活潑。故答案為：乙烯中形成的π鍵不如σ鍵牢固，容易斷裂；

③ 依據②的分析可知，C=C的鍵能小于C-C的二倍，所以C-C、C=C、C≡C的鍵能之比最有可能為B。故答案為：B；

（4）Ni為金屬晶體，晶體中微粒之間的作用力為金屬鍵。Ni的晶胞棋型與銅、銀、金相同，為面心立方最密堆積，即金屬原子在三維空間里以密置層采取ABCABC…堆積，空間利用率為可表示為。