2014年7月和12月山西大学分子科学研究所翟华金教授、李思殿教授与清华大学李隽教授、美国布朗大学Lai-Sheng Wang教授及复旦大学刘智攀教授课题组合作，首次合成“中国红灯笼分子”——硼球烯B40。B40是继C60之后第二个从实验和理论上完全确认的无机非金属笼状团簇。
(1) 基态硼原子的外围电子排布式为___________，碳60中碳原子杂化方式为____________。
(2)构成碳60晶体的作用力是___________________。
⑶与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有___________种。
(4)磷化硼(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物，属于一种半导体材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。BP晶胞中B采用面心立方堆积，P原子填入四面体空隙中。
①写出三溴化硼和三溴化磷的空间构型：
三溴化硼__________；三溴化磷____________。
②磷化硼晶体内微粒间的作用力有__________。
③计算磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离(晶胞参数为478pm)____________ 。
高三化学简答题困难题
2014年7月和12月山西大学分子科学研究所翟华金教授、李思殿教授与清华大学李隽教授、美国布朗大学Lai-Sheng Wang教授及复旦大学刘智攀教授课题组合作，首次合成“中国红灯笼分子”——硼球烯B40。B40是继C60之后第二个从实验和理论上完全确认的无机非金属笼状团簇。
(1) 基态硼原子的外围电子排布式为___________，碳60中碳原子杂化方式为____________。
(2)构成碳60晶体的作用力是___________________。
⑶与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有___________种。
(4)磷化硼(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物，属于一种半导体材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。BP晶胞中B采用面心立方堆积，P原子填入四面体空隙中。
①写出三溴化硼和三溴化磷的空间构型：
三溴化硼__________；三溴化磷____________。
②磷化硼晶体内微粒间的作用力有__________。
③计算磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离(晶胞参数为478pm)____________ 。
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2019年度诺贝尔化学奖授予美国得州大学奥斯汀分校JohnB.Goodenough教授等人，以表彰其在锂离子电池的发展方面作出的突出贡献。研究表明：Li-Cu4O(PO4)2电池的正极的活性物质Cu4O(PO4)2制备的原理为：2Na3PO4+4CuSO4+2NH3·H2O=Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O。请回答：
（1）在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素在周期表中位置是__。
（2）Cu4O(PO4)2中Cu2+基态电子排布式为__，PO43-的空间构型是___。
（3）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu(CN)4]2-，则[Cu(CN)4]2-中含有的σ键与π键的数目比为__。
（4）(NH4)2SO4中电负性最大的元素是__。所含化学键的类型有__。
（5）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，如图：
①每个冰晶胞平均占有__个水分子，冰的熔点远低于金刚石熔点的原因是__。
②在气相中NH3易与H2O通过氢键以水合物形式存在。试写出水合物NH3·H2O的结构式：__。
（6）如图甲所示为二维平面晶体示意图。其中表示CuCl2的晶体结构的是___（填“a”或“b”）。金属铜的晶胞如图乙所示，铜原子的配位数是__。若此晶胞立方体的边长为apm，金属铜的密度为ρg·cm-3，则阿伏加德罗常数可表示为___mol-1（用含a、ρ的代数式表示）。
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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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据报道复旦大学修发贤教授课题组成功制备出砷化铌纳米带，并观测到其表面态具有百倍于金属铜薄膜和千倍于石墨烯的导电性。相关研究论文已在线发表于权威科学期刊《自然》。回答下列问题：
（1）铌元素(Nb)为一种金属元素，其基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d55s1。下列是Nb的不同微粒的核外电子排布式，其中失去最外层1个电子所需能量最小的是___（填标号）。
a.[Kr]4d35s15p1b.[Kr]4d45s1c.Kr]4d2d.Kr]4d3
（2）砷为第VA族元素，砷可以与某些有机基团形成有机化合物，如(ClCH=CH)2AsCl，其中As原子与2个C原子、1个Cl原子形成的VSEPR模型为____。
（3）英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖；而石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
已知“石墨烯”的平面结构如图所示，一定条件下石墨烯与H2发生加成反应生成石墨烷，石墨烷中碳原子杂化类型是___，石墨烯导电的原因是____。
（4）石墨烯也可采用化学方法进行制备如采用六氯苯、六溴苯作为原料可制备石墨烯。下表给出了六氯苯、六溴苯、苯六酸俗名为蜜石酸的熔点和水溶性：
| 物质 | 六氯苯
| 六溴苯
| 苯六酸
|
| 熔点/℃ | 231 | 325 | 287 |
| 水溶性 | 不溶 | 不溶 | 易溶 |
六溴苯的熔点比六氯苯高的原因是____，苯六酸与六溴苯、六氯苯的水溶性存在明显的差异本质原因是___。
（5）出于以更高效率利用太阳光等目的研制出金红石型铌氧氮化物(NbON)，比以往的光学半导体更能够吸收长波长侧的光，作为光学半导体的新材料。该化合物的晶胞有如图所示的两种构型，若晶胞的边长为apm，该晶体的密度为__g·cm-3。（NA是阿伏加德罗常数的值，相关原子量：Nb—93）
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生物固氮与模拟生物固氮都是重大基础性研究课题。大连理工大学曲景平教授团队设计合成了一类新型邻苯二硫酚桥联双核铁配合物，建立了双铁分子仿生化学固氮新的功能分子模型。如图是所发论文插图。以下说法错误的是
A.催化剂不能改变反应的焓变
B.催化剂不能改变反应的活化能
C.图中反应中间体NXHY数值X<3
D.图示催化剂分子中包含配位键
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好莱坞影片《终结者》中始终不会被击败的液态金属机器人，在被散弹枪和手榴弹击中后，既能像液体一样重新聚集在一起，恢复之前的结构，又能改变外形，呈现出各种造型。清华大学刘静教授等人联合中国科学院理化技术研究所研发出世界首个自主运动的可变液态金属机器。研究揭示，置于电解液中的镓基液态合金可通过“摄入”铝作为食物或燃料提供能量，实现高速、高效长时运转，这种柔性机器既可在自由空间运动，又能于各种结构槽道中蜿蜒前行，因此作者们将其命名为“液态金属软体动物”。下列关于此研究的说法正确的是（ ）
A. 人们最熟悉的液态金属是水银，因其价格太贵而限制了实际应用
B. 液态金属中存在的粒子有金属阳离子和自由电子，它们之间通过静电作用形成离子键
C. 铝在液态金属中燃烧放出热量从而提供能量，使液态金属实现高速、高效的长时运转
D. 液态金属机器“吞食”铝片后，在电解质里形成原电池反应，会产生电力和气泡，从而产生动力
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现代科学的发展使游离态的氮家庭又添新丁，据报道：意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构与P4相似，已知断裂1molN－N吸收167kJ热量，生成1molN≡N放出942kJ热量。根据以上信息和数据，下列说法正确的是
A．N4属于一种新型的化合物
B．N4沸点比P4（白磷）高
C．N4与N2互为同素异形体
D．1molN4气体转变为N2将吸收882kJ热量
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