Question

【題目】金剛石、石墨、C60和石墨烯都是碳的同素異形體，其結(jié)構(gòu)示意圖如下：

（1）石墨晶體中存在的作用力有________________________________

（2）金剛石質(zhì)硬但脆，金剛石能被砸碎的原因是___________________________；金剛石、石墨、C60的熔點(diǎn)由高到低的順序是________________________。

（3）C60晶體的堆積方式為______________；晶體中C60的配位數(shù)為_________。

（4）石墨烯具有神奇的特性，兩位科學(xué)家由于對(duì)石墨烯研究做出重大貢獻(xiàn)而獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯即單層石墨。石墨烯中碳原子的雜化軌道類型為_______________；碳碳鍵的鍵角是_________；碳原子和碳碳鍵的個(gè)數(shù)比是_______；12g石墨烯中含有________個(gè)六元環(huán)。

（5）碳化硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，設(shè)碳化硅的密度為a g/cm3，碳化硅晶體內(nèi)碳硅鍵的鍵長(zhǎng)為______pm（用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，列表達(dá)式即可）。

Answer 1

【答案】 共價(jià)鍵、金屬鍵、范德華力 共價(jià)鍵具有方向性，當(dāng)受到大的外力作用會(huì)發(fā)生原子間錯(cuò)位而斷裂 石墨、金剛石、C60 面心立方堆積或分子密堆積 12 sp2 1200 2:3或2/3 3.01×1023

【解析】（1）石墨晶體中層內(nèi)C-C鍵為共建鍵，層與層之間為范德華力和金屬鍵。

（2）金剛石中只存在C-C共價(jià)鍵, 共價(jià)鍵具有方向性，當(dāng)受到大的外力作用會(huì)發(fā)生原子間錯(cuò)位而斷裂。金剛石屬于原子晶體，石墨片層內(nèi)以共價(jià)鍵結(jié)合,片層之間以分子間作用力結(jié)合,為混合晶體，C60屬于分子晶體，他們的熔點(diǎn)由高到低的順序是石墨、金剛石、C60。

（3）C60晶體組成微粒為60個(gè)碳原子組成的C60分子,屬于分子晶體，堆積方式為面心立方堆積或分子密堆積。晶體中C60的配位數(shù)12。

（4）石墨烯為片層結(jié)構(gòu),雜化類型為雜化, 碳碳原子之間形成六元環(huán)鍵角是120 因此，本題正確答案是:;; 每個(gè)碳原子被三個(gè)六圓環(huán)共用，每條鍵被兩個(gè)六元環(huán)共用，所以碳原子和碳碳鍵的個(gè)數(shù)比是2:3。每個(gè)六元環(huán)含有（6）個(gè)碳原子，所以12g石墨烯中含有3.01×1023個(gè)六元環(huán)。

（5）金剛石結(jié)構(gòu)是一種由兩個(gè)面心立方點(diǎn)陣沿立方晶胞的體對(duì)角線偏移1/4單位嵌套而成的晶體結(jié)構(gòu)，屬于面心立方體系，碳化硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，因?yàn)樘蓟�硅的密度�?/span>a g/cm3，根據(jù)計(jì)算密度公式先求碳化硅的質(zhì)量，再求面心立方體，通過(guò)計(jì)算知碳化硅晶體內(nèi)碳硅鍵的鍵長(zhǎng)為