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［化学—选修物质结构与性质］（15分）
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NA
D．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力
（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上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：＿＿＿＿＿＿＿＿。
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A．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NA
D．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：______．
B．硫酸钾是重要的化工产品，生产方法很多，如曼海姆法、石膏两步转化法等．
（1）本实验中，采用抽滤方法，图中A、B两仪器名称分别为：______、______．
（2）在一部转化反应器中发生的反应为：CaSO4•2H2O+2NH4HCO3=（NH4）2SO4+CaCO3+CO2↑+3H2O，该步反应温度必须低于35℃，其主要目的是____________．
（3）在两步转化反应器中发生反应的化学方程式为____________．
（4）两步转化反应器中用乙二醇代替水作溶剂，其目的是____________．
（5）磷石膏主要成分为二水硫酸钙，还含有未分解的磷矿，未洗涤干净的磷酸、氟化钙、铁铝氧化物等，欲检验母液中含Fe3+，可用亚铁氰化钾溶液检验，该检验反应的离子方程式为：______．
（6）该法优点除K2SO4产率高外，再列举一个优点____________．
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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下：
(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．12 g石墨烯含σ键数为NA
D．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力
(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下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含碳原子且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：________。
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硼烯具有优异的电学、力学、热学等属性，将成为继石墨烯之后又一种“神奇纳米材料”。科学家已成功合成多种结构的硼烯，如图为“皱褶”式硼烯的结构。下列说法错误的是（ ）
A.“皱褶”式硼烯中每个硼原子共用3对电子
B.“皱褶”式硼烯中硼原子达到8电子稳定结构
C.硼烯有望代替石墨烯作电极材料
D.氧化硼的水化物是一种弱酸，与过量OH-反应可生成B(OH)4-或BO2-
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(14分) (1) 2009年，长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术上获得新突破，原理如下图所示。
①请写出从C口通入O2发生的电极反应式___________________。
②以石墨电极电解饱和食盐水，电解开始后在______________的周围（填“阴极”或“阳极”）先出现红色。假设电池的理论效率为80%（电池的理论效率是指电池产生的最大电能与电池反应所释放的全部能量之比），若消耗6.4g甲醇气体，外电路通过的电子个数为__________________(保留两位有效数字)。
(2)工业废水中常含有Cu2+等重金属离子，直接排放会造成污染，目前在工业废水处理过程中，依据沉淀转化的原理，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。已知室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2•L-2，Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2•L-2。
请用离子方程式说明上述除杂的原理___________________________________________。
(3)工业上为了处理含有Cr2O72－的酸性工业废水， 用绿矾（FeSO4·7H2O）把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子，再加入过量的石灰水，使铬离子转变为Cr(OH)3沉淀。
①氧化还原过程的离子方程式为______________________________________________。
②常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp =1×10—32 mol4•L-4，溶液的pH至少为____，才能使Cr3+沉淀完全。
③现用上述方法处理100m3含铬（＋6价）78mg•L—1的废水，需用绿矾的质量为________kg。（保留主要计算过程）
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美、德两国科学家现已成功合成出具有独特化学特性的氢铝化合物(Al2H6)．这一研究成果有助于人们开发出推力更强大的固体火箭燃料，也有望应用在氢动力汽车和其他能源方面．有关研究报告发表在最新出版的美国《科学》杂志上．下列关于氢铝化合物的推测不正确的是( )。
A．氢铝化合物与水反应生成氢氧化铝和氢气
B．氢铝化合物中铝显＋3价，H显－1价
C．铝与水蒸气在高温下生成氢铝化合物
D．氢铝化合物具有强还原性
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（13分）纳米级Cu2O具有特殊的光学、电学及光电化学性质，在太阳能电池、传感器、超导体等方面有着潜在的应用，研究制备纳米氧化亚铜的方法已成为当前的热点研究之一。已知Cu+易在酸性条件下发生：2Cu+=Cu2+＋Cu。
方法一：在新制Cu(OH)2浊液中滴入N2H4·H2O水溶液，蓝色沉淀逐渐转化为砖红色，同时产生无色无味的气体。
（1）写出上述制备过程中的总反应方程式 。
（2）用甲醛稀溶液代替N2H4·H2O水溶液也可以实现上述转化，但需水温较高，且往往会生成极少量颗粒较大的Cu2O，用 的方法可分离出颗粒过大的Cu2O。
方法二：以铜作阳极，石墨作阴极电解。已知：①铜作阳极时，铜先被氧化生成Cu+，后Cu+继续氧化生成Cu2+；②在碱性溶液中CuCl浊液易转化为Cu2O。
（3）以NaOH溶液作为电解质溶液时需添加NaCl，其目的是 ，写出阳极反应方程式 。
（4）写出在碱性溶液中CuCl浊液转化为Cu2O的离子方程式 。
（5）这样制得的Cu2O中往往含有CuCl，请设计实验证明CuCl的存在 。
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硫元素的单质及其化合物在科学研究、工农业生产、农药的制备与使用等方面具有广泛用途。请
根据以下应用回答有关问题：
(1)己知单质硫有S2、S4、S6、S8、Sn等多种形式，在Sn分子内S原子以S—S单键形成“锯齿形”的n
元环。试画出S8的八元环结构式___________。
(2)绿色农药“石硫合剂”的有效成分为五硫化钙(CaS5)和硫代硫酸钙(CaS2O3),可由单质硫和熟石灰在加热条件下制得，该反应的化学方程式为(反应中单质硫要求用S4表示)；____________。
己知多硫化钙为离子化合物，其中S原子以S—S单键连接成多硫链而形成—2价的原子团，试画出五硫化钙的电子式_________________。
(3)科学家探测出火星大气中含有一种称为硫化羰的物成，其化学式为COS，结构与二氧化碳分子相似。硫化羰可作为一种熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫的危害。请你利用下表中相关共价键的键能数据：
| 共价键 | C=O | C=S | H—O | H—S |
| 键能/kJ.mol-1 | 745 | 536 | 464 | 339 |
根据有关反应原理写出硫化羰气体与水蒸气反应生成CO2和H2S的热化学方程式：______________.
(4)S4广泛用于杀菌剂和抗真菌剂中，可由H2S2的燃料电池获得,其装置如下图所示。
①H2S2的名称是________。
②电极b为________ (选填“正极”、 “负极”)。
③电极a上发生的电极反应为：_______________。
(5)一氧化二硫(S2O)常温下是一种无色、不稳定的气体，实验室可由S8和氧化铜共热制得，同时生成硫化铜和SO2（注：生成物中气体产物等物质的量：升价与降价的硫也是等物质的量）。
该制备反应的化学方程式为________；
已知S2O常温时分解生成两种含硫的常见物质，请依据S2O中硫元索的价态分析并写出该分解反应的化学方程式_____________________。
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(CdSe)n小团簇（CdnSen，n=1~16）为Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料，具有独特的光学和电学性质，常应用于发光二极管、生物系统成像与诊断等方面。
回答下列问题：
(1)基态Se原子的价层电子排布式为___。
(2)Cd的第一电离能大于同周期相邻元素，原因是___。
(3)CdS、CdSe、CdTe均为重要的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料，熔点分别为1750℃、1350℃、1041℃，上述熔点呈规律性变化的原因是___。
(4)利用有机配体PH3、N(CH3)3等修饰(CdSe)2可改善其光致发光效率。其中PH3的空间构型是___。N(CH3)3中参与形成配位键的孤电子对占据的轨道是___。
(5)CdSe的一种晶体为闪锌矿型结构，晶胞结构如图所示。其中原子坐标参数A为(
，，)，则B、C的原子坐标参数分别为___。该晶胞中CdSe键的键长为___。已知Cd和Se的原子半径分别为rCdnm和rSenm，则该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为___。
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据《自然》杂志于2018年3月15日发布，中国留学生曹原用石墨烯实现了常温超导。这一发现将在很多领域发生颠覆性的革命。曹原被评为2018年度影响世界的十大科学人物的第一名。
（1）下列说法中正确的是______。
a．碳的电子式是
，可知碳原子最外层有4个单电子
b．12 g石墨烯含共价键数为NA
c．从石墨剥离得石墨烯需克服共价键
d．石墨烯中含有多中心的大π键
（2）COCl2分子的空间构型是___。其中，电负性最大的元素的基态原子中，有_________种不同能量的电子。
（3）独立的NH3分子中，H－N－H键键角106.70。如图是[Zn(NH3)6]2+离子的部分结构以及其中H－N－H键键角。
请解释[Zn(NH3)6]2+离子中H－N－H键角变为109.50的原因是________。
（4）化合物[EMIM][AlCl4]具有很高的应用价值，其熔点只有7℃，其中EMIM+结构如图所示。
该物质晶体的类型是_______。大π键可用符号
表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的原子数和电子数。则EMIM+离子中的大π键应表示为_______。
（5）碳化钙的电子式：
，其晶胞如图所示，晶胞边长为a nm、CaC2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为___________g·cm−3；晶胞中Ca2+位于C22－所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为______nm。
，
，可知碳原子最外层有4个单电子
表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的原子数和电子数。则EMIM+离子中的大π键应表示为_______。
，其晶胞如图所示，晶胞边长为a nm、CaC2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为___________g·cm−3；晶胞中Ca2+位于C22－所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为______nm。