[化學—物質結構與*質]石墨烯[如圖(a)所示]是一種由單層碳原子構成的平面結構新型碳材料，石墨烯中部分碳原...

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問題詳情：

[化學—物質結構與*質]石墨烯[如圖(a)所示]是一種由單層碳原子構成的平面結構新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化後，其平面結構會發生改變，轉化為氧化石墨烯[如圖(b)所示]。

(a)石墨烯結構　　　　　(b)氧化石墨烯結構

(1)圖(a)中，1號C與相鄰C形成σ鍵的個數為________。

(2)圖(b)中，1號C的雜化方式是________，該C與相鄰C形成的鍵角________(填“>”“<”或“＝”)圖(a)中1號C與相鄰C形成的鍵角。

(3)若將圖(b)所示的氧化石墨烯分散在H2O中，則氧化石墨烯中可與H2O形成*鍵的原子有________(填元素符號)。

(4)石墨烯可轉化為富勒烯(C60)，某金屬M與C60可製備一種低温超導材料，晶胞如圖所示，M原子位於晶胞的稜上與內部。該晶胞中M原子的個數為________，該材料的化學式為________。

【回答】

(1)3

(2)sp3　<

(3)O、H

(4)12　M3C60

[解析] (1)由圖(a)可知，1號C與另外3個碳原子形成3個σ鍵。(2)圖(b)中1號C與3個碳原子、1個氧原子共形成4個σ鍵，其價層電子對數為4，C的雜化方式為sp3；該C與相鄰C的鍵角約為109°28′，圖(a)中1號C採取sp2雜化，碳原子間夾角為120°。(3)氧化石墨烯中“—OH”的O可與H2O中的H形成*鍵、氧化石墨烯中“—OH”的H可與H2O中的O形成*鍵，氧化石墨烯中可與H2O形成*鍵的原子有O、H。(4)利用“均攤法”可知該晶胞稜上12個M完全屬於該晶胞的M為12×＝3，位於晶胞內的9個M完全屬於該晶胞，故該晶胞中M原子的個數為12；該晶胞中含有C60的個數為8×＋6×＝4，因此該晶胞的化學式為M3C60。