Question

【題目】繼去年12月西安交大研發(fā)了新型石墨烯量子點(diǎn)白光發(fā)光材料，并成功應(yīng)用到白光WLED器件中，2019年8月，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所合成了首例缺陷誘導(dǎo)的晶態(tài)無(wú)機(jī)硼酸鹽單一組分白光材料Ba2[Sn（OH）6][B（OH）4]2，并獲得了該化合物的LED器件。

（1）石墨烯（圖Ⅰ）是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯（圖Ⅱ）。

①在石墨烯晶體中，每個(gè)C原子連接__個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有___個(gè)C原子。

②圖Ⅱ中1號(hào)C與相鄰C形成的鍵角__（填“＞”、“＜”或“=”）圖Ⅰ中1號(hào)C與相鄰C形成的鍵角，理由是__。

（2）已知氮化硼與砷化鎵屬于同種晶體類(lèi)型。砷化鎵以第三代半導(dǎo)體著稱(chēng)，熔點(diǎn)為1230℃，具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，兩種晶體熔點(diǎn)較高的是__（填化學(xué)式），其理由是__。

（3）8-羥基喹啉鋁是OLED中的重要發(fā)光材料及電子傳輸材料，其微觀(guān)結(jié)構(gòu)如圖所示，8-羥基喹啉鋁中存在的化學(xué)鍵為___。

A．離子鍵 B．極性鍵 C．非極性鍵 D．配位鍵 E．π鍵 F．金屬鍵

（4）已知BaF2晶體是面心立方結(jié)構(gòu)，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。晶胞中代表F原子的是__（填“黑”或“白”）球。已知BaF2晶胞參數(shù)為apm，設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則BaF2的密度是__gcm-3（列出計(jì)算表達(dá)式）。

Answer 1

【答案】3 2 ＜ 石墨烯中的C原子采用sp2雜化，為平面結(jié)構(gòu)，氧化石墨烯中1號(hào)C形成3個(gè)C-C及1個(gè)C-O鍵，C原子以sp3雜化，為四面體構(gòu)型 BN 原子半徑N＜As，B＜Ga，N-B鍵的鍵長(zhǎng)比As-Ga鍵的鍵長(zhǎng)短，N-B鍵的鍵能更大，更穩(wěn)定，所以氮化硼的熔點(diǎn)較高 BCDE 白

【解析】

(1)①在石墨烯晶體中，每個(gè)C原子連接3個(gè)六元環(huán)，每碳原子為1個(gè)環(huán)提供；

②圖I中石墨烯中的C原子雜化方式均為sp2雜化形成3個(gè)σ鍵，為平面結(jié)構(gòu)，圖II中1號(hào)C形成3個(gè)C-C及1個(gè)C-O鍵，C原子以sp3雜化，為四面體構(gòu)型；

(2)原子半徑越小，形成的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，原子晶體的熔點(diǎn)越高；

(3)同種非金屬元素之間存在非極性鍵，不同非金屬元素之間存在極性鍵，含有空軌道和含有孤電子對(duì)的原子間形成配位鍵，環(huán)上有π鍵，沒(méi)有金屬鍵，是分子，沒(méi)有離子鍵；

(4)晶胞中，黑球有8×+6×=4個(gè)，白球均在體內(nèi)，有8個(gè)，化學(xué)式為BaF2，所以白球代表F，BaF2的質(zhì)量m為g，晶胞體積V= (a×10-10)3cm3=a3×10-30 cm3，根據(jù)密度公式ρ=計(jì)算密度。

(1)①石墨晶體中最小的環(huán)為六元環(huán)，每個(gè)碳原子形成3個(gè)C-C化學(xué)健，則每個(gè)C原子連接3個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有的C原子數(shù)為6×=2；

②圖I中石墨烯中的C原子雜化方式均為sp2雜化形成3個(gè)σ鍵，為平面結(jié)構(gòu)，圖II中1號(hào)C形成3個(gè)C-C及1個(gè)C-O鍵，C原子以sp3雜化，為四面體構(gòu)型，圖II中1號(hào)C與相鄰C形成的鍵角＜圖2中1號(hào)C與相鄰C形成的鍵角；

(2)氮化硼與砷化鎵屬于同種晶體類(lèi)型，均屬于原子晶體，原子半徑N＜As，B＜Ga，故N-B鍵的鍵長(zhǎng)比As-Ga鍵的鍵長(zhǎng)短，N-B鍵的鍵能更大，更穩(wěn)定，所以氮化硼的熔點(diǎn)較高；

(3)由8-羥基喹啉鋁結(jié)構(gòu)式可知，N原子形成4個(gè)鍵，說(shuō)明N原子提供1對(duì)孤電子對(duì)給Al原子形成配位鍵，碳原子之間形成非極性鍵，不同原子之間形成極性鍵，環(huán)上有π鍵，沒(méi)有金屬鍵，不是離子化合物，沒(méi)有離子鍵，故答案為：BCDE；

(4)晶胞中，黑球有8×+6×=4個(gè)，白球均在體內(nèi)，有8個(gè)，化學(xué)式為BaF2，所以白球代表F，BaF2的質(zhì)量m為g，晶胞體積V= (a×10-10)3cm3=a3×10-30 cm3，根據(jù)密度公式ρ===。