Question

碳的多樣性體現了物質世界的多樣性．
（1）C、Si、N三種元素的電負性由大到小的順序為

 

．
（2）2010年諾貝爾物理學獎所指向的是碳的又一張奇妙面孔；人類已知的最薄材料--石墨烯．

①下列說法中，正確的是

 

．（填標號）
A．碳各種單質的晶體類型相同                B．石墨烯含有非極性鍵
C．從石墨剝離得到石墨烯需要破壞化學鍵      D．石墨烯具有導電性
②石墨烯中，每個碳原子通過

 

雜化與周圍碳原子成鍵，12g石墨烯含σ鍵數約為

 

．
③化學氣相沉積法是獲得石墨烯的有效方法之一，催化劑可以用金、銅等金屬．根據下表數據，銅的第一電離能 （I₁） 小于鋅的第一電離能，試解釋銅的第二電離能（I₂）卻大于鋅的第二電離能的主要原因

 

．

電離能/KJ?mol-1	I1	I2
銅	746	1958
鋅	906	1733

（3）CO與N₂相似，分子中都存在一個共價叁鍵，CO分子中含

 

個π鍵．分析下表中的有關數據，說明CO 的化學性質比N₂活潑的原因：

 

．

化學鍵	C-O	C=O	C≡O
鍵能/KJ?mol-1	351	803	1071
化學鍵	N-N	N=N	N≡N
鍵能/KJ?mol-1	159	418	946

Answer 1

分析：（1）同一周期元素，元素的電負性隨著原子序數的增大而增大，同一主族元素，元素的電負性隨著原子序數的增大而減小；
（2）①A．碳各種單質的晶體類型不同；               
B．同種非金屬元素之間易形成非極性鍵；
C．石墨中層與層間存在分子間作用力；      
D．石墨烯具有石墨導電性；
②根據碳原子價層電子對個數判斷雜化方式；每個碳原子平均含有1.5個σ鍵；
③軌道中電子處于全滿、全空、半滿時較穩定；
（3）共價三鍵中含有2個π鍵；鍵能越小，斷鍵越容易．

解答：解：（1）同一周期元素，元素的電負性隨著原子序數的增大而增大，同一主族元素，元素的電負性隨著原子序數的增大而減小，所以這三種元素第一電離能大小順序是N＞C＞Si，
故答案為：N＞C＞Si；                          
（2）①A．碳各種單質的晶體類型相同，如金剛石屬于原子晶體，足球烯屬于分子晶體，故A錯誤；          
B．石墨烯中碳原子間含有非極性鍵，故B正確；
C．石墨中層與層間存在分子間作用力，所以從石墨剝離得到石墨烯需要破壞分子間作用力，故C錯誤；      
D．石墨烯中含有自由移動的電子，所以具有導電性，故D正確；
故選B、D；
②石墨烯中每個碳原子價層電子對個數是3，所以碳原子采用sp²雜化，每個碳原子平均含有1.5個σ鍵，所以12g石墨烯含σ鍵數約為1.5N_A（或9.03×10²³），
故答案為：sp²；1.5N_A（或9.03×10²³）；
③軌道中電子處于全滿、全空、半滿時較穩定，所以氣態Cu失去一個電子變成結構為[Ar]3d¹⁰的Cu⁺，能量較低，所以Cu的第二電離能相對較大（或氣態Zn失去一個電子變成結構為[Ar]3d¹⁰4s¹的Zn⁺，易再失去一個電子，所以Zn的第二電離能相對較小），
故答案為：氣態Cu失去一個電子變成結構為[Ar]3d¹⁰的Cu⁺，能量較低，所以Cu的第二電離能相對較大（或氣態Zn失去一個電子變成結構為[Ar]3d¹⁰4s¹的Zn⁺，易再失去一個電子，所以Zn的第二電離能相對較小）；
（3）根據氮氣分子結構知，一個CO分子中含有2個π鍵，根據表中鍵能知，斷裂一個π鍵所需的能量，CO比N₂小很多，所以一氧化碳比氮氣活潑，
故答案為：2；斷裂一個π鍵所需的能量，CO比N₂小很多．

點評：本題考查較綜合，涉及電負性的判斷、雜化方式的判斷、電離能大小的判斷等知識點，明確電離能大小與原子結構的關系是解本題關鍵，難度中等．