2020年1月9日，南京大学物理学院高力波教授团队，探索出了一种可控生长超平整石墨烯的方法...

2020年1月9日，南京大学物理学院高力波教授团队，探索出了一种可控生长超平整石墨烯的方法，该方法有望推广到新材料、新能源等重要研究领域。

(1)如图图1和图2所示，科学家可以用特殊的胶带将石墨不断地粘撕得到石墨烯，是因为___。

(2)石墨烯中碳原子的杂化方式为___，12g石墨烯中含有___个如图所示的六元环。

(3)石墨晶体中碳碳键的键长___金刚石晶体中碳碳键的键长(填“>”“<”或“=”)，原因是___。

(4)如图图2和图3中，石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号C与其相邻C原子间键能的变化是___(填“变大”、“变小”、“不变”)。

(5)曹原等研制得了具有超导特性的双层石墨烯新材料，手机一旦装上石墨烯电池，充电时间将被缩短为16分钟。将石墨烯逐层叠起来就是石墨，如图图4是石墨晶体的六方晶胞结构。

①在下列四边形内画出石墨晶胞沿c轴的投影___(用“”标出碳原子位置)。

②如果石墨晶胞中最近的两个碳原子之间的距离为apm，层间距为bpm，那么石墨晶体的密度为___ g·cm-3(列出计算式即可))。

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【化学-选修3：物质结构与性质】

南京理工大学化工学院胡炳成教授团队于2017年1月成功合成世界首个全氮阴离子盐，使氮原子簇化合物的研究又有了新的突破。请根据材料回答以下问题：

（1）N、O、F三种元素的第一电离能由大到小的顺序为____（填元素符号）；与N2互为等电子体的全氧离子化学式为_______；具有空间网状结构的高聚氮结构如图一所示，则N70的沸点_____（填“>”、“<”或“=”）高聚氮的沸点，原因是_________________；N70和高聚氮属于_____（选填序号）。

A.同素异形体　　 B．同分异构体　　 C．同位素　　　　 D．同系物

（2）叠氮化物是研究较早的含全氮阴离子的化合物，如：氢叠氮酸（HN3）、叠氮化钠（NaN3） 等。叠氮化物能形成多种配合物，在[Co(N3)(NH3)5]SO4，其中钴显____价，它的配体是____，SO42-的立体构型为___________。

（3）HN3是一种全氮阴离子酸，可由肼（N2H4）被HNO2氧化制得。下列说法正确的是____。

A．酸性：HNO2>HNO2

B. N2H4分子中N原子均采取sp3杂化

C. NaN3的晶格能小于KN3的晶格能

D．上述生成氢叠氮酸的化学方程式为N2H4+HNO2=2H2O+HN3

（4）N8是一种由全氮阳离子和全氮阴离子构成的特殊物质，已知阳离子由5个氮原子排列成V 形，每个氮原子均达到八电子稳定结构，则阳离子的电子式为_______。

（5）一种氮铁化合物的结构如图二所示，若图中六棱柱的体积为Vcm3, 用NA表示阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为______。

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据2015年 4月 10 的报道，湖南大学　 85后副教授鲁兵安参与斯坦福大学的团队刚刚发明出了一种“一分钟充满电”的新型铝离子电池。他们发现了一种新型石墨材料——泡沫石墨(graphite foam)，泡沫石墨刚好可以充当电池的正极(负极用铝制成)，而电解液则采用一种离子液体——即全由离子组成、室温下呈液态的离子化合物，具体成分为一种有机盐(化学表达式为[EMIm]Cl)与氯化铝的混合物。如图：

关于该电池的说法不正确的是(　　　 )

A．放电时，铝电极的电极反应式为：Al+7AlCl4—-3e—=4Al2Cl7—

B．[EMIm]Cl中既含离子键，又含共价键

C．电子流向为：石墨通过离子液体流向铝

D．充电时石墨电极的电极反应式为：Cn[AlCl4]-e—=Cn+ AlCl4—

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2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的两位科学家，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯是由石墨剥离而成，其是由碳原子构成的单层片状结构的新材料（结构如图），性质稳定导电性好，有望代替硅可能引发电子工业革命。下列说法中正确的（    ）

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相结合

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2010年诺贝尔物理学奖授予曼彻斯特大学的两位科学家，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯是由石墨剥离而成的单层片状结构的新材料（结构如图），性质稳定、导电性好，有望代替硅引发电子工业革命。下列说法中正确的是

A．石墨烯之所以稳定主要是因为碳原子间都以共价键相结合

B．石墨烯的发现又为碳的同位素家族增添了一种新的核素

C．由于石墨烯为原子晶体，所以石墨烯应具有很高的熔点

D．石墨烯属于烯烃类的物质，因此在一定条件下可与氢气发生加成反应。

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2017年1月27日,南京理工大学胡炳成教授团队成功合成世界上首个全氮阴离子盐,这使我国在高储能材料研制上达到世界先进水平。

(1)基态氮原子核外两种不同自旋状态的电子数之比为________________。

(2)氮的单质除了N2外,还有N4、N6、N8等,现有两种结构的N4分子A和B,A的分子结构与白磷相似,其分子构型为________________;B分子中4个氮原子在同一平面上，氮原子的杂化方式为________________。

(3)全氮阴离子最先制得的是N3-,写出与N3-互为等电子体的两种分子的化学式________________。

(4)试从物质结构与性质的角度解释全氮化合物爆炸时可释放巨大能量的主要原因________________。

(5)全氮阴离子N5-为平面正五边形,称为五唑氮离子,每个N5-离子内有___个π电子，五唑氮的钠盐、钾盐很不稳定。胡教授团队合成的盐为(H3O)4(NH4)2(N5)5Cl,这种盐分解温度高达116.8℃。该盐热稳定性好的主要原因是________________。

(6)六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似,层间相互作用力为___________。六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼。立方氮化硼的结构和硬度都与金刚石相似，晶胞边长为361.5pm,立方氮化硼的密度是______g/cm3(只要求列算式)。

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南开大学科研团队经过多年研究，获得了一种特殊的石墨烯材料，这种三维石墨烯(如图)可在太阳光照射下飞行。下列四种物质中与三维石墨烯属于同一类物质的是(　　 )

A.聚合氮

B.全氮阴离子盐

C.双氢青蒿素

D.白藜芦醇

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复旦大学的王永刚教授研究团队在柔性电池研究方面取得了新突破，发展了一种基于有机物电极材料的柔性水系锌电池。充放电过程中实现了芘四酮 (PTO)与PTO-Zn的相互转化，原理如图所示。下列说法不正确的是（　　 ）

A.放电时，Zn电极发生氧化反应 B.放电时，Y极反应式可表示为PTO+2e-+Zn2+=PTO-Zn

C.充电时，Zn2+向Y极移动 D.充电时，X电极与电源负极相连

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复旦大学的王永刚教授研究团队在柔性电池研究方面取得了新突破，发展了一种基于有机物电极材料的柔性水系锌电池。充放电过程中实现了芘四酮（PTO）与PTO-Zn2+的相互转化，原理如图所示。下列说法正确的是

A.放电吋，N电极发生氧化反应

B.放电时，N极的电极反应式为PTO-Zn2+-8e-=2PTO+4Zn2+

C.充电时，M电极与电源负极相连

D.充电时，Zn2+向N极移动

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钠离子二次电池因钠资源丰富、成本低、能量转换效率高等诸多优势有望取代锂离子电池。最近山东大学徐立强教授课题组研究钠离子二次电池取得新进展，电池反应如下：4NaXFeIIFeIII(CN)6+xNi3S24FeIIFeIII(CN)6+3xNi+2xNa2S。下列说法正确的是（　　 ）

A. 放电时，NaXFeIIFeIII(CN)6为正极

B. 放电时，Na+移向Ni3S2/Ni电极

C. 充电时，Na+被还原为金属钠

D. 充电时，阴极反应式：xNa++ FeIIFeIII(CN)6-xe—== NaXFeIIFeIII(CN)6

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