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2023届高三化学一轮复习 晶体结构与性质 课件
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这是一份2023届高三化学一轮复习 晶体结构与性质 课件，共60页。PPT课件主要包含了内部1，面上12，顶点18，棱上14，特殊情况，二典型的晶体模型，原子晶体，配位数为4，金属晶体，导电性等内容，欢迎下载使用。
晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图
结构微粒周期性有序排列
看是否有固定的熔、沸点，是否有自范性、是否有各向异性
对固体进行X射线衍射实验
X-射线衍射法：当单一波长的X-射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或明锐的谱线。而非晶体则看不到
2、均摊法求晶胞中的粒子数目和晶体的化学式
非平行六面体—六方晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献
例：最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是 。
解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：Ti14C13
分子内：共价键结合；分子间：范德华力或氢键。
（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 ）
CO2晶胞中CO2有4种不同的排列方向
１个H2O周围有４个H2O ，1ml冰中有2ml氢键
每个分子周围有12个紧邻的分子
每个分子周围紧邻的分子少于12个，空间利用率低。
C60、干冰 、I2、O2
例：正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如下图)。下列有关说法正确的是 ( )
A．正硼酸晶体属于原子晶体B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关C．分子中硼原子符合8电子稳定结构D．含1 ml H3BO3的晶体中有3 ml氢键
科学视野：天然气水合物 —— 一种潜在的能源
（1）某些单质：硼（B）硅（Si）锗（Ge）灰锡（Sn）
（2）某些非金属化合物：金刚砂（SiC） 氮化硼（BN） SiO2 Si3N4
（3）极少数金属氧化物：α—Al2O3晶体（刚玉）
（1）金刚石结构(晶体硅类似)
设晶胞边长为a，原子半径为r，a，b原子的核间距为2r。
a
共价键的饱和性和方向性决定了原子晶体低配位、低密度的构型。
（1）晶体中每个C原子都采用______杂化和_____个C原子形成____个共价键,成为_____________结构。
（2）所有碳碳键长均相等，键角均为109°28’（3）C原子与碳碳键个数比为________，最小环由_______个C原子组成，且不在一个平面，六元环中最多有______个C原子共平面。每个C原子被_____个最小环所共用，平均每个六元环含有______个C原子。每个C原子被_______个碳碳键所共用，平均每个C原子含有________个碳碳键。 每个碳碳键被______个六元环共用，故平均每个最小环含有________个碳碳键。
(1/2,1/2,0)
A(1/4，1/4，1/4)
B(3/4，3/4，1/4)
（1）每个硅原子都采取_____杂化，以_____个共价单键与_____个氧原子结合，硅、氧原子个数比为______。
（2）晶体中的最小环为______元环，其中有_____个Si原子和____个O原子，含有_____个Si-O键；每个Si原子被_____个十二元环共有，每个O原子被______个十二元环共有，每个Si-O键被____个十二元环共有；每个十二元环所拥有的Si原子数为________________，拥有的O原子数为______________，拥有的Si-O键数为___________________ ，则Si原子数与O原子数之比为1：2。
6 ×1/12=1/2
12 ×1/6 = 2
金刚石与金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答：(1)金刚砂属于________晶体。金刚砂的熔点比金刚石的熔点________。(2)金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合________个碳原子，其中键角是________。(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有________个硅原子。(4)碳、硅原子均采取________杂化。
已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体，各正二十面体之间以B—B键相互联结，在每个正二十面体中有20个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶点各有一个硼原子。通过观察图形及推算，得出此基本结构单元是由____ 个硼原子构成，其中B—B键之间的键角是_____该单元含有________个B—B键 。
金属阳离子和自由电子之间的强相互作用
①影响金属键强弱的因素：
金属阳离子半径越小，金属键越强；离子所带电荷数越多（或价电子越多），金属键越强。
无方向性、无饱和性。使金属晶体可以以紧密堆积的形式存在。
水溶液或 熔融状态下
熔沸点、硬度：金属键越强，金属的熔点(沸点)越高，硬度一般也越大。
金属晶体的原子在三维空间里的4种堆积模型
②晶胞中含_____个原子
④金属原子半径 r 与边长 a 的关系：
④金属原子半径 r 与晶胞边长 a 的关系：
①Mg Zn Ti
②每个晶胞含_____个原子
④原子半径 r 与六棱柱的边长 a、高 h 的关系：
（4）ABCABC…堆积方式
①Cu Ag Au
定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体
作用力：离子键（无方向性和饱和性）
简单立方堆积有一个立方体空隙
常见结构（1）CsCl型
①堆积方式：Cl－：简单立方堆积，Cs＋填入立方体空隙，填隙率100%
Cs+：1个 ； Cl- ：1个
Cs+：8个 ； Cl- ：8个
④每个Cs+周围距离最近的Cs+有______个， 每个Cl-周围距离最近的Cl-有______个，
面心立方最密堆积有4个八面体空隙（6个面心和12条棱）8个正四面体空隙（顶点和最近的3个面心）
存在两种空隙——正八面体空隙(配位数=6)和正四面体空隙(配位数=4)。
① 堆积方式：Cl－：面心立方堆积，Na＋填入八面体空隙，填隙率100%
Na+：4个 ； Cl- ：4个
Na+：6个 ； Cl- ：6个
④每个Na+周围距离最近的Na+有______个， 每个Cl-周围距离最近的Cl-有______个，
小本P359 T4(4)
碳的一种同素异形体——C60，又名足球烯，是一种高度对称的球碳分子。立方烷(分子式为C8H8，结构是立方体： )是比C60约早20年合成出的一种对称型烃类分子，而现如今已合成出一种立方烷与C60的复合型分子晶体，该晶体的晶胞结构如图所示，立方烷分子填充在原C60晶体的分子间八面体空隙中。则该复合型分子晶体的组合用二者的分子式可表示为________。
①堆积方式：S2－：面心立方堆积，Zn2＋：四面体填隙，填隙率50%。
Zn2+ ：4个 ； S2- ：4个
④每个Zn2+周围距离最近的Zn2+有______个，每个S2-周围距离最近的S2-有______个，
在六方ZnS晶体中，S原子作六方最密堆积，Zn原子和S原子的配位数都是4，不同的是原子堆积方式有差别。
①Ca2＋：面心立方堆积，F－填入四面体空隙，填隙率100%。
Ca2+ ：4个 ； F- ：8个
Ca2+ ：8个 ； F- ：4个
④每个Ca2+周围距离最近的Ca2+有______个，每个F-周围距离最近的F-有______个，
化学式组成比等于配位数反比
几何因素:晶体中正负离子的半径比
电荷因素:晶体中正负离子的电荷比
键性因素:离子键的纯粹因素
决定离子晶体结构的因素：
1、定义：气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量。
晶格能的大小与离子所带电荷量成正比，与离子半径成反比。
3、意义：晶格能是反映离子晶体稳定性的数据。晶格能越大，离子键越强，晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。
①层内：C原子sp2杂化，与其他C原子构成sp2—sp2 σ 键，每个C还有未参与杂化的p轨道，形成πnn大π键②配位数：3，C原子数：六元环数：碳碳键数=2：1：3
③作用力层内：共价键（类似原子晶体）。大π键的电子可以在整个碳原子平面中运动，因此有金属键（类似金属晶体）层间：范德华力（类似分子晶体）因此，石墨是混合晶体。
（2）性质①层间范德华力，容易因此易滑动，质软，可做铅笔芯。②石墨熔点>金刚石，层内的共价键更强。（3）用途：电极材料、润滑剂、铅笔芯、原子反应堆的减速剂。
C60 中含有12个正五边形和20个正六边形，每个正五边形均与6个正六边形共边，而六边形则将12个五边形隔开。C60 分子中每个碳原子均以sp2(近似认为)杂化，每个C原子用三个含有成单电子的sp2杂化轨道与三个相邻的C原子的sp2杂化轨道重叠形成三个σ键。每个C原子还剩余一个含有一个成单电子的2p轨道，60个2p轨道能量相同、对称性匹配，相互重叠形成6060的大键。
小本P359 T4(5)
碳的另一种同素异形体——石墨，其晶体结构如上图所示，则石墨晶胞含碳原子个数为________个。已知石墨的密度为ρ g·cm－3，C—C键键长为r cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则石墨晶体的层间距为________ cm(用含ρ、NA、r的式子表示)。
（4）石墨可用作锂离子电池的负极材料，充电时发生下述反应： Li1－xC6＋xLi+＋xe-→ LiC6 。其结果是，Li+嵌入石墨的A、B层间，导致石墨的层堆积方式发生改变，形成化学式为LiC6的嵌入化合物。 在LiC6中，Li+与相邻石墨六元环的作用力属_______键；（5）某石墨嵌入化合物每个六元环都对应一个Li+，写出它的化学式______。
石墨晶体由层状石墨“分子”按 ABAB方式堆积而成，如右图（a）所示，并给出了一个石墨的六方晶胞如图（b）所示。
氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如右图所示
（1）基态硼原子存在______种运动状态不同的电子． （2）关于这两种晶体的说法，正确的是______ a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大 b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软 c．两种晶体中的B-N键均为共价键 d．两种晶体均为分子晶体
（3）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为___________，其结构与石墨相似却不导电，原因是________________________________。 （4）立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为______
层状结构中没有自由移动的电子
扩展：高考热点石墨烯：一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯一层层叠起来就是石墨。
石墨烯是目前科技研究的热点，可看作将石墨的层状结构一层一层的剥开得到的单层碳原子(结构如图所示）。将氢气加人到石墨烯中开发出一种具有突破性的新材料石墨烷，下列说法中正确的是（ ）
A. 石墨烯是高分子化合物B. 石墨烯与石墨烷互为同素异形体C. 一定条件下石墨烯可与H2发生加成反应D. 根据结构示意图可知，石墨烯不能导电
氧化石墨烯：石墨被强氧化剂氧化，氧原子进入到石墨层间，结合π电子，使层面内的二键断裂，并以C=O, C-OH, -COOH等官能团与密实的碳网面中的碳原子结合，形成共价键型石墨层间化合物。
石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料，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)石墨烯具有很大的比表面积，有望用于制超级电容器。若石墨烯中碳碳键的键长为a m,12 g单层石墨烯单面的理论面积约为________ m2(列出计算式即可)。
石墨烷（graphane）：可通过石墨烯与氢气反应得到，是一种饱和的碳氢化合物，其中所有的碳是sp3杂化并形成六角网络结构，氢原子以交替形式从石墨烯平面的两端与碳成键
石墨烯可看作将石墨的层状结构一层一层地剥开得到的单层碳原子；石墨炔是平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性和半导体性能，还可用于H2的提纯；将氢气氢化到石墨烯排列的六角晶格中，使每个碳原子都增加一个氢原子可得最薄的绝缘新材料石墨烷。下列有关说法中不正确的是（ ）
A．石墨烯和石墨炔互为同素异形体B．石墨炔有望替代二氧化硅用作半导体材料C．12g石墨烯完全转变为石墨烷需标况下11.2L氢气D．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，因此它是理想的H2提纯薄膜
单壁碳纳米管可看作石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圆柱体，其碳原子的杂化方式为_______。
碳纳米管是由碳原子组成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，具有许多异常的力学、电学和化学性能。
下列关于碳纳米管的说法不正确的是（ ）A．碳纳米管属于一种有机合成纤维B．碳纳米管与金刚石互为同素异形体C．常温下，碳纳米管具有较好的稳定性D．碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料
1．这些原子都在同一平面上；2．这些原子有相互平行的p轨道；3．p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍
等电子体：CO2 N3- N2O CS2
sp2杂化——NO2- O3 SO2
等电子体：NO2- SO2 O3
sp2杂化——SO3 CO32- NO3-
等电子体原理：SO3 CO32- NO3- BF3
晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图
结构微粒周期性有序排列
看是否有固定的熔、沸点，是否有自范性、是否有各向异性
对固体进行X射线衍射实验
X-射线衍射法：当单一波长的X-射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或明锐的谱线。而非晶体则看不到
2、均摊法求晶胞中的粒子数目和晶体的化学式
非平行六面体—六方晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献
例：最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是 。
解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：Ti14C13
分子内：共价键结合；分子间：范德华力或氢键。
（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 ）
CO2晶胞中CO2有4种不同的排列方向
１个H2O周围有４个H2O ，1ml冰中有2ml氢键
每个分子周围有12个紧邻的分子
每个分子周围紧邻的分子少于12个，空间利用率低。
C60、干冰 、I2、O2
例：正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如下图)。下列有关说法正确的是 ( )
A．正硼酸晶体属于原子晶体B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关C．分子中硼原子符合8电子稳定结构D．含1 ml H3BO3的晶体中有3 ml氢键
科学视野：天然气水合物 —— 一种潜在的能源
（1）某些单质：硼（B）硅（Si）锗（Ge）灰锡（Sn）
（2）某些非金属化合物：金刚砂（SiC） 氮化硼（BN） SiO2 Si3N4
（3）极少数金属氧化物：α—Al2O3晶体（刚玉）
（1）金刚石结构(晶体硅类似)
设晶胞边长为a，原子半径为r，a，b原子的核间距为2r。
a
共价键的饱和性和方向性决定了原子晶体低配位、低密度的构型。
（1）晶体中每个C原子都采用______杂化和_____个C原子形成____个共价键,成为_____________结构。
（2）所有碳碳键长均相等，键角均为109°28’（3）C原子与碳碳键个数比为________，最小环由_______个C原子组成，且不在一个平面，六元环中最多有______个C原子共平面。每个C原子被_____个最小环所共用，平均每个六元环含有______个C原子。每个C原子被_______个碳碳键所共用，平均每个C原子含有________个碳碳键。 每个碳碳键被______个六元环共用，故平均每个最小环含有________个碳碳键。
(1/2,1/2,0)
A(1/4，1/4，1/4)
B(3/4，3/4，1/4)
（1）每个硅原子都采取_____杂化，以_____个共价单键与_____个氧原子结合，硅、氧原子个数比为______。
（2）晶体中的最小环为______元环，其中有_____个Si原子和____个O原子，含有_____个Si-O键；每个Si原子被_____个十二元环共有，每个O原子被______个十二元环共有，每个Si-O键被____个十二元环共有；每个十二元环所拥有的Si原子数为________________，拥有的O原子数为______________，拥有的Si-O键数为___________________ ，则Si原子数与O原子数之比为1：2。
6 ×1/12=1/2
12 ×1/6 = 2
金刚石与金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答：(1)金刚砂属于________晶体。金刚砂的熔点比金刚石的熔点________。(2)金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合________个碳原子，其中键角是________。(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有________个硅原子。(4)碳、硅原子均采取________杂化。
已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体，各正二十面体之间以B—B键相互联结，在每个正二十面体中有20个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶点各有一个硼原子。通过观察图形及推算，得出此基本结构单元是由____ 个硼原子构成，其中B—B键之间的键角是_____该单元含有________个B—B键 。
金属阳离子和自由电子之间的强相互作用
①影响金属键强弱的因素：
金属阳离子半径越小，金属键越强；离子所带电荷数越多（或价电子越多），金属键越强。
无方向性、无饱和性。使金属晶体可以以紧密堆积的形式存在。
水溶液或 熔融状态下
熔沸点、硬度：金属键越强，金属的熔点(沸点)越高，硬度一般也越大。
金属晶体的原子在三维空间里的4种堆积模型
②晶胞中含_____个原子
④金属原子半径 r 与边长 a 的关系：
④金属原子半径 r 与晶胞边长 a 的关系：
①Mg Zn Ti
②每个晶胞含_____个原子
④原子半径 r 与六棱柱的边长 a、高 h 的关系：
（4）ABCABC…堆积方式
①Cu Ag Au
定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体
作用力：离子键（无方向性和饱和性）
简单立方堆积有一个立方体空隙
常见结构（1）CsCl型
①堆积方式：Cl－：简单立方堆积，Cs＋填入立方体空隙，填隙率100%
Cs+：1个 ； Cl- ：1个
Cs+：8个 ； Cl- ：8个
④每个Cs+周围距离最近的Cs+有______个， 每个Cl-周围距离最近的Cl-有______个，
面心立方最密堆积有4个八面体空隙（6个面心和12条棱）8个正四面体空隙（顶点和最近的3个面心）
存在两种空隙——正八面体空隙(配位数=6)和正四面体空隙(配位数=4)。
① 堆积方式：Cl－：面心立方堆积，Na＋填入八面体空隙，填隙率100%
Na+：4个 ； Cl- ：4个
Na+：6个 ； Cl- ：6个
④每个Na+周围距离最近的Na+有______个， 每个Cl-周围距离最近的Cl-有______个，
小本P359 T4(4)
碳的一种同素异形体——C60，又名足球烯，是一种高度对称的球碳分子。立方烷(分子式为C8H8，结构是立方体： )是比C60约早20年合成出的一种对称型烃类分子，而现如今已合成出一种立方烷与C60的复合型分子晶体，该晶体的晶胞结构如图所示，立方烷分子填充在原C60晶体的分子间八面体空隙中。则该复合型分子晶体的组合用二者的分子式可表示为________。
①堆积方式：S2－：面心立方堆积，Zn2＋：四面体填隙，填隙率50%。
Zn2+ ：4个 ； S2- ：4个
④每个Zn2+周围距离最近的Zn2+有______个，每个S2-周围距离最近的S2-有______个，
在六方ZnS晶体中，S原子作六方最密堆积，Zn原子和S原子的配位数都是4，不同的是原子堆积方式有差别。
①Ca2＋：面心立方堆积，F－填入四面体空隙，填隙率100%。
Ca2+ ：4个 ； F- ：8个
Ca2+ ：8个 ； F- ：4个
④每个Ca2+周围距离最近的Ca2+有______个，每个F-周围距离最近的F-有______个，
化学式组成比等于配位数反比
几何因素:晶体中正负离子的半径比
电荷因素:晶体中正负离子的电荷比
键性因素:离子键的纯粹因素
决定离子晶体结构的因素：
1、定义：气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量。
晶格能的大小与离子所带电荷量成正比，与离子半径成反比。
3、意义：晶格能是反映离子晶体稳定性的数据。晶格能越大，离子键越强，晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。
①层内：C原子sp2杂化，与其他C原子构成sp2—sp2 σ 键，每个C还有未参与杂化的p轨道，形成πnn大π键②配位数：3，C原子数：六元环数：碳碳键数=2：1：3
③作用力层内：共价键（类似原子晶体）。大π键的电子可以在整个碳原子平面中运动，因此有金属键（类似金属晶体）层间：范德华力（类似分子晶体）因此，石墨是混合晶体。
（2）性质①层间范德华力，容易因此易滑动，质软，可做铅笔芯。②石墨熔点>金刚石，层内的共价键更强。（3）用途：电极材料、润滑剂、铅笔芯、原子反应堆的减速剂。
C60 中含有12个正五边形和20个正六边形，每个正五边形均与6个正六边形共边，而六边形则将12个五边形隔开。C60 分子中每个碳原子均以sp2(近似认为)杂化，每个C原子用三个含有成单电子的sp2杂化轨道与三个相邻的C原子的sp2杂化轨道重叠形成三个σ键。每个C原子还剩余一个含有一个成单电子的2p轨道，60个2p轨道能量相同、对称性匹配，相互重叠形成6060的大键。
小本P359 T4(5)
碳的另一种同素异形体——石墨，其晶体结构如上图所示，则石墨晶胞含碳原子个数为________个。已知石墨的密度为ρ g·cm－3，C—C键键长为r cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则石墨晶体的层间距为________ cm(用含ρ、NA、r的式子表示)。
（4）石墨可用作锂离子电池的负极材料，充电时发生下述反应： Li1－xC6＋xLi+＋xe-→ LiC6 。其结果是，Li+嵌入石墨的A、B层间，导致石墨的层堆积方式发生改变，形成化学式为LiC6的嵌入化合物。 在LiC6中，Li+与相邻石墨六元环的作用力属_______键；（5）某石墨嵌入化合物每个六元环都对应一个Li+，写出它的化学式______。
石墨晶体由层状石墨“分子”按 ABAB方式堆积而成，如右图（a）所示，并给出了一个石墨的六方晶胞如图（b）所示。
氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如右图所示
（1）基态硼原子存在______种运动状态不同的电子． （2）关于这两种晶体的说法，正确的是______ a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大 b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软 c．两种晶体中的B-N键均为共价键 d．两种晶体均为分子晶体
（3）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为___________，其结构与石墨相似却不导电，原因是________________________________。 （4）立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为______
层状结构中没有自由移动的电子
扩展：高考热点石墨烯：一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯一层层叠起来就是石墨。
石墨烯是目前科技研究的热点，可看作将石墨的层状结构一层一层的剥开得到的单层碳原子(结构如图所示）。将氢气加人到石墨烯中开发出一种具有突破性的新材料石墨烷，下列说法中正确的是（ ）
A. 石墨烯是高分子化合物B. 石墨烯与石墨烷互为同素异形体C. 一定条件下石墨烯可与H2发生加成反应D. 根据结构示意图可知，石墨烯不能导电
氧化石墨烯：石墨被强氧化剂氧化，氧原子进入到石墨层间，结合π电子，使层面内的二键断裂，并以C=O, C-OH, -COOH等官能团与密实的碳网面中的碳原子结合，形成共价键型石墨层间化合物。
石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料，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)石墨烯具有很大的比表面积，有望用于制超级电容器。若石墨烯中碳碳键的键长为a m,12 g单层石墨烯单面的理论面积约为________ m2(列出计算式即可)。
石墨烷（graphane）：可通过石墨烯与氢气反应得到，是一种饱和的碳氢化合物，其中所有的碳是sp3杂化并形成六角网络结构，氢原子以交替形式从石墨烯平面的两端与碳成键
石墨烯可看作将石墨的层状结构一层一层地剥开得到的单层碳原子；石墨炔是平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性和半导体性能，还可用于H2的提纯；将氢气氢化到石墨烯排列的六角晶格中，使每个碳原子都增加一个氢原子可得最薄的绝缘新材料石墨烷。下列有关说法中不正确的是（ ）
A．石墨烯和石墨炔互为同素异形体B．石墨炔有望替代二氧化硅用作半导体材料C．12g石墨烯完全转变为石墨烷需标况下11.2L氢气D．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，因此它是理想的H2提纯薄膜
单壁碳纳米管可看作石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圆柱体，其碳原子的杂化方式为_______。
碳纳米管是由碳原子组成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，具有许多异常的力学、电学和化学性能。
下列关于碳纳米管的说法不正确的是（ ）A．碳纳米管属于一种有机合成纤维B．碳纳米管与金刚石互为同素异形体C．常温下，碳纳米管具有较好的稳定性D．碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料
1．这些原子都在同一平面上；2．这些原子有相互平行的p轨道；3．p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍
等电子体：CO2 N3- N2O CS2
sp2杂化——NO2- O3 SO2
等电子体：NO2- SO2 O3
sp2杂化——SO3 CO32- NO3-
等电子体原理：SO3 CO32- NO3- BF3
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