石墨烯[如图（a）所示]是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，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[如图（b）所示]．（1）图（a）中，1号C与

Question

石墨烯[如图（a）所示]是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，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[如图（b）所示]．

（1）图（a）中，1号C与相邻C形成σ键的个数为___．
（2）图（b）中，1号C的杂化方式是___，该C与相邻C形成的键角___（填“>”“<”或“=”）  图（a）中1号C与相邻C形成的键角．
（3）若将图（b）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）石墨烯可转化为富勒烯（C₆₀），某金属M与C₆₀可制备一种低温超导材料，晶胞如图（c）所示，M原子位于晶胞的棱上与内部．该材料的化学式为___．
（5）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：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（d）所示，立方烷分子填充在原C₆₀晶体的分子间空隙中．则该复合型分子晶体的组成用二者的分子式可表示为___

（6）碳的另一种同素异形体--石墨，其晶体结构如图（e）所示，虚线勾勒出的是其晶胞．则石墨晶胞含碳原子个数为___个．已知石墨的密度为ρg．cm^-3，C-C键长为rcm，阿伏伽德罗常数的值为N_A，计算石墨晶体的层间距为___cm．

Answer 1

（1）由图可知，甲中1号C与相邻C形成3个C-C键，形成σ键的个数为3，故答案为：3；
（2）图乙中，1号C形成3个C-C及1个C-O键，C原子以sp³杂化，为四面体构型，而石墨烯中的C原子杂化方式均为sp²，为平面结构，则图乙中C与相邻C形成的键角<图甲中1号C与相邻C形成的键角，故答案为：sp³；<；
（3）乙中含有羟基、羧基，O、H原子可以分别与水中H原子、O原子形成羟基，故答案为：O、H；
（4）晶胞中，M原子个数=8+12×(1)/(4)+1=12、C₆₀个数=8×(1)/(8)+6×(1)/(2)=4，则C₆₀与M原子个数之比=4：12=1：3，其化学式为 M₃C₆₀，故答案为：M₃C₆₀；
（5）晶胞中C₆₀数目为8×(1)/(8)+6×(1)/(2)=4，立方烷分子填充在原C₆₀晶体的分子间空隙中，晶胞中立方烷数目为4，则化学式为C₈H₈．C₆₀，故答案为：C₈H₈．C₆₀；

（6）由图可知石墨的晶胞结构为，设晶胞的底边长为acm，晶胞的高为h cm，层间距为d cm，则h=2d，底面图为，则(a)/(2)=r×sin60°，可得a=√(3)r，则底面面积为（√(3)r）²×Sin60°，晶胞中C原子数目为1+2×(1)/(2)+8×(1)/(8)+4×(1)/(4)=4，晶胞质量为(4×12)/(NA)g，则：
ρg．cm^-3=(4×12)/(NA)g÷[（√(3)r）²×Sin60°×2d]cm³，整理可得d=(√(3))/(16)ρN_Ar²，
故答案为：4；(√(3))/(16)ρN_Ar²．