氧化石墨烯基水凝胶是一类新型复合材料，常用 Hummers 法制备氧化石墨烯，具体方法为：...

氧化石墨烯基水凝胶是一类新型复合材料，常用 Hummers 法制备氧化石墨烯，具体方法为：将石墨粉和无水 NaNO3 混合后置于浓硫酸中并用冰浴冷却，再用 KMnO4 溶液进行氧化处理，最后用 H2O2 处理即可得到氧化石墨烯。请回 答下列问题。

（1）锗（Ge）元素与碳元素同族，基态 Ge 原子的外围电子排布式是_____。与锗同周期且基态原子未成对 电子数与 Ge 原子相同的元素有_____（用元素符号表示）。

（2）对氧化石墨烯进行还原可得到还原氧化石墨烯，二者的结构如图所示：

①还原石墨烯中碳原子的杂化形式是___________________ 。

②二者当中在水溶液中溶解度更大的是____________ （填物质名称），原因为__________________。

（3）NaNO3 中 NO3－ 的空间构型为_____，写出两种与 NO3－ 的互为等电子体的分子的分子式_____。

（4）金属钾晶体和金属锰晶体的三维空间堆积方式均为体心立方堆积。

①上述两种晶体原子在二维平面放置方式均为_____（填“密置层”或“非密置层”）。

②金属钾和金属锰的熔点分别为 63℃和 1244℃，金属锰的熔点高于金属钾熔点的原因为___________。

（5）中国科学家首次证明了二维冰的存在，二维冰是由两层六角冰无旋转堆垛而成，两层之间靠氢键连接，每个水分子与面内水分子形成三个氢键，与面外水分子形成一个氢键，二维冰结构的模型示意图的侧视图 如图 1 所示，厚度为 a pm，俯视图如图 2 所示，距离最近的两个水分子间的距离为 b pm，设阿伏加德罗常 数的值为 N，二维冰的密度是________________ g·cm−3。

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氧化石墨烯（结构如图所示）是一种性能优异的新型碳材料。实验室制备氧化石墨烯的一种方法如下：

（1）将浓硫酸“冷却至0℃”可采用的方法是　　 　　 　　 　　 　 。

（2） 步骤②采用100目鳞片状的石墨，其主要目的是　　 　　 　　 　　 　 ；图示的“搅拌”方式为　　 　　 　 。

（3）步骤③④中加NaNO3和KMnO4的作用是 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　 　　 。

（4）步骤⑧H2O2还原剩余的KMnO4反应的离子方程式为　 　　 　　 　　 　　 　　 　 　 ；检验洗涤已无SO42－的方法是　　 　　 　　 　　 　　 　　 　 。

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（12分）纳米氧化亚铜(Cu₂O)是一种用途广泛的光电材料，常用的制备方法有电化学法、湿化学法等。电化学法可用铜棒和石墨作电极，电解Cu(NO₃)₂稀溶液制备。湿化学法的制备过程为：在KOH溶液中加入一定量的CuSO₄溶液，再加入一定量的还原剂——肼（N₂H₄），加热并保持温度在90℃。检验反应完全后，分离、洗涤、真空干燥得到固体样品。反应方程式为：4CuSO₄ + N₂H₄ + 8KOH ＝ 2Cu₂O + N₂↑+ 4K₂SO₄ + 6H₂O

（1）电化学法制备Cu₂O时，铜棒做极，阴极生成Cu₂O的电极反应式为________。

（2）湿化学法中，检验纳米Cu₂O已经生成的实验方法是________。

（3）湿化学法得到的产品中常含有Cu。称取某产品1.76 g（设仅含Cu₂O和Cu），加入足量的稀硝酸，充分反应后得到标准状况下的NO气体224mL，试计算产品中Cu₂O的质量分数。

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氧化石墨烯和还原石墨烯是两种新型材料，由氧化石墨烯制备还原石墨烯的原理如图所示。下列说法错误的是（　　 ）

A.1个N2H4分子中含有σ键的数目为5

B.氧化石墨烯中碳原子均为sp2杂化

C.还原石墨烯中有三种不同的含氧官能团

D.在水中的溶解度：还原石墨烯＞氧化石墨烯

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我国科研工作者发展了阴极还原电沉积制备高性能氧化铈电极材料的新方法。以石墨为电极，经历以下过程：①在电场的作用下，将电解液中的硝酸根离子插入石墨层间；②改变电流方向，已插入的和到达电极附近的NO3-放电，产生OH-和NO；③OH-与Ce3+结合形成氢氧化铈，氢氧化铈进一步失水氧化形成氧化铈(CeO2)。图示如图。已知298K时，Ksp[Ce(OH)3]=1×10-20，当离子浓度≤10-5mol·L-1时，可认为沉淀完全。下列说法错误的是（　　 ）

A.过程①，1接3，2接4；过程②，1接5，2接6

B.过程②，阴极电极反应为NO+H2O+2e-=2OH-+NO

C.室温下，要保证电解液中Ce3+沉淀完全，阴极附近溶液的pH应不小于9

D.过程③，发生的反应为Ce3++3OH-=Ce(OH)3↓，4Ce(OH)3+O2=4CeO2+6H2O

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石墨烯是单层碳原子排列成的蜂窝状六角平面晶体，具有重要的应用前景。中科院科学家研发出一条以碳化硅为原料制备高品质石墨烯材料的途径，过程如图。下列相关认识正确的是

A.石墨烯属于新型高分子化合物 B.碳化硅是一种硬度很高的合金

C.上述制备途径属于物理剥离过程 D.石墨烯与C60互为同素异形体

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新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型见下图。下列有关说法正确的是

A．石墨烯是一种新型化合物　　　　　　　　 B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物

C．再者和石墨都是碳的同素异形体　　　　 D．氧化石墨烯具有一定的亲水性

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【化学——选修3：物质结构与性质】（15分）

石墨烯[如图(a)所示]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[如图(b)所示。

（1）基态碳原子的核外电子有_________种运动状态。

（2）图(a)中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。

（3）图(b)中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“＝”)图(a)中1号C与相邻C形成的键角。

（4）若将图(b)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)。

（5）石墨烯可转化为富勒烯分子(C60)，C60属于________晶体，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，

M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________，该材料的化学式为________。

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【化学—物质结构与性质】（15分）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）

（1）图甲中，1号C与相邻C形成键的个数为____________________________。

（2）图乙中，1号C的杂化方式是________________，该C与相邻C形成的键角_______（填“>”“<”或“=”）图甲中1号C与相邻C形成的键角。

（3）若将图乙所示的氧化石墨烯分散到H2O中，则氧化石墨烯可与H2O形成氢键的原子有_________（填元素符号）。

（4）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，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部，该晶胞中M原子的个数为_____________，该材料的化学式为__________。

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（12分）【化学—物质结构与性质】

石墨烯（如图甲）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（如图乙）．

（1）图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为　_________　．

（2）图乙中，1号C的杂化方式是　_________　，该C与相邻C形成的键角　_________　（填“＞”“＜”或“=”）图甲中1号C与相邻C形成的键角．

（3）若将图乙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）．

（4）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，该晶胞中M原子的个数为　_________　，该材料的化学式为　_________　．

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