《2025年红对勾高考一轮复习金卷化学》

17.(2024·河北邢台二模)石墨烯液冷散热技术是某公司首创，所使用的材料石墨烯是一种二维碳纳米材料。
　　I.C60、金刚石、石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构):
　　　　　　
(1)C60晶体的晶体类型为________。
(2)晶体硅的结构跟金刚石相似，1mol晶体硅中所含有硅硅单键的数目是________。
(3)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是________。
　　II.石墨烯(图甲)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(图乙)。
　
(4)图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
(5)图乙中，1号C的杂化方式是________。
(6)若将图乙中所示的氧化石墨烯分散在H₂O中，则氧化石墨烯中可与H₂O形成氢键的原子有________(填元素符号)。
(7)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，晶胞如图丙所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。
　该材料的化学式为________。

答案：
(1)分子晶体　
(2)2NA　
(3)2　
(4)3　
(5)sp³　
(6)O、H　
(7)M3C60
解析:
(1)C60属于分子晶体。
(2)晶体硅的结构与金刚石相似，金刚石中1条C—C键由两个C共用，一个C形成4个碳碳键，1mol金刚石中有2mol碳碳键，则1mol晶体硅中含有硅硅单键的数目为2NA。
(3)石墨层状结构中，六边形上每个碳原子被三个六边形共用，则平均每个正六边形占有的碳原子数=6×$\frac{1}{3}$=2。
(4)从图甲中可知，1号碳与相邻的3个C都形成碳碳单键，形成σ键的个数为3。
(5)从图乙中可知，1号C形成4条单键，1号C的杂化方式为sp³杂化。
(6)只有电负性较大的非金属元素与氢元素才可形成氢键，氧化石墨烯中的O能与水分子中的H形成氢键，氧化石墨烯中的H也可与水分子中的O形成氢键，能与H2O形成氢键的原子有H、O。
(7)根据均摊法，该晶胞中M原子的个数为$\frac{1}{4}$×12 + 9 = 12，C60个数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，则该材料的化学式为M3C60。

18.(2024·山东青岛三模)第二周期元素其单质及化合物具有一些特殊的化学性质。回答下列问题。
(1)由于硼的氢化物与烷烃相似，故又称之为硼烷。乙硼烷（B₂H₆）的分子结构如图，该分子中硼原子的杂化方式为________。甲中化学键①为“二中心二电子键”，记作“2c - 2e”，则乙硼烷的桥键②记作________。氢原子仅用1s轨道就可形成桥键的原因为____________________________。
　　　　　　　　
(2)一种含硼的高温超导材料，其晶胞结构如图。晶体的化学式为________。乙中由12个B与12个C构成的多面体含________个棱。
　　　　　　　　　　
(3)常温下，Na₂CO₃溶解度(S = 22g)大于NaHCO₃(S = 9.6g)，从结构角度解释原因:______________________________。

答案：
(1)sp³　3c - 2e　H的1s轨道为球形，成键无方向性
(2)KCaB6C6　36　
(3)HCO₃⁻之间可以通过氢键形成二聚体或者多聚体
解析:
(1)①根据B2H6分子结构为BH3—BH3，每个硼原子通过sp³形成4个共价键，所以硼原子杂化方式为sp³杂化。②乙硼烷中硼原子是sp³杂化，硼最外层有3个电子，分别占据1个sp³杂化轨道，用掉3个，第4个空的sp³杂化轨道与旁边硼原子上的氢原子成键，这样乙硼烷分子中有两个B—H—B键，三个原子核，两个电子，则乙硼烷的化学键为三中心两电子，甲中化学键①为“二中心二电子键”，记作“2c - 2e”，则乙硼烷的桥键②记作3c - 2e；③氢原子仅用1s轨道就可形成桥键的原因是氢原子价层轨道为1s轨道，是球形对称的，成键无方向性。
(2)钙原子在晶胞体心，钙原子的个数为1个，钾原子位于晶胞的顶点，钾原子的个数为8×$\frac{1}{8}$=1，硼原子、碳原子位于面心，硼原子、碳原子个数均为12×$\frac{1}{2}$=6，晶体最简化学式为KCaB6C6，乙中由12个B与12个C构成的多面体含有36个棱。
(3)常温下，Na2CO3溶解度大于NaHCO3，是因为HCO₃⁻之间可以通过氢键形成二聚或者多聚体。