2010年诺贝尔奖物理学奖及石墨烯化学试题1

12010年诺贝尔奖物理学奖及石墨烯化学试题一、两科学家用“胶带”和“铅笔”夺诺贝尔物理奖中新社北京2010年10月5日电，瑞典皇家科学院今天11时45分(北京时间17时45分)宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功获得超薄材料石墨烯而获奖。二、石墨晶体结构石墨晶体由如图(1)所示的C原子平面层堆叠形成。有一种常见的2H型石墨以二层重复的堆叠方式构成，即若以A、B分别表示沿垂直于平面层方向(C方向)堆叠的两个不同层次，它的堆叠方式为ABAB……。图(2)为AB两层的堆叠方式，O和●分别表示A层和B层的C原子。⑴在图(2)中标明两个晶胞参数a和b。三、与石墨烯相关的化学试题（一）选择题1、（09安徽卷7）石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料（结构示意图如右），可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是A.石墨烯与石墨互为同位素B.0.12g石墨烯中含有6.02×1022个碳原子C.石墨烯是一种有机物D.石墨烯中的碳原子间以共价键结合2、石墨烯(graphene)是目前科技研究的热点，可看作将石墨的层状结构一层一层的剥开得到的单层碳原子。将氢气加入到石墨烯排列的六角晶格中可得最薄的导电材料石墨烷(graphane，如下图)，下列说法中正确的是(NA表示阿伏伽德罗常数)A.石墨烯与石墨烷互为同素异形体B.石墨烯转变为石墨烷可看作取代反应C.12g石墨烯所含碳碳键数目为1.5NAD.12g石墨烯完全转变为石墨烷需氢气11.2L3、石墨是层状晶体，每一层内碳原子结构如图所示，如果将每对相邻原子间的化学键看成是一个化学键，则石墨晶体每一层内碳原子数与碳—碳化学键数目2的比是：A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.2∶34、石墨晶体是层状结构，在每一层内；每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是A.10个B.18个C.24个D.14个5、下图是金刚石、石墨、C60的结构示意图，它们的化学性质相似，物理性质却有很大差异。其原因是A.构成它们的原子大小不同B.构成它们的原子数目不同C.金刚石、石墨、C60由不同种原子构成D.金刚石、石墨、C60里碳原子的排列不同（二）非选择题6、美国《科学》杂志评出的2009年十大科学突破之一是石墨烯的研究和应用方面的突破。石墨烯具有原子级的厚度、优异的电学性能、出色的化学稳定性和热力学稳定性。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型及分子结构示意图如右：（1）下列有关石墨烯说法正确的是。A．石墨烯的结构与金刚石相似B．石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面C．12g石墨烯含σ键数为NAD从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用（2）化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金、铜、钴等金属或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。①钴原子在基态时，核外电子排布式为：。②乙醇沸点比氯乙烷高，主要原因是。③右图是金与铜形成的金属互化物合金，它的化学式可表示为：。④含碳源中属于非极性分子的是（a．甲烷b．乙炔c．苯d．乙醇）⑤酞菁与酞菁铜染料分子结构如下图，酞菁分子中氮原子采用的杂化方式有：；酞菁铜分子中心离子的配位数为：。参考答案答案DCDDD3（1）BD（2）①[Ar]3d74s2②乙醇分子间可形成氢键，而氯乙烷分子间无氢键；③Cu3Au或AuCu3④a、b、c⑤sp3和sp2；2