Question

18．C₆₀、金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)模型如圖所示（石墨僅表示出其中的一層結(jié)構(gòu)）．
（1）C₆₀、金剛石和石墨三者的關(guān)系互為B

A．同分異構(gòu)體         B．同素異形體    C．同系物             D．同位素
（2）固態(tài)時，C₆₀屬于分子晶體（填“離子”、“原子”或“分子”），C₆₀分子中含有雙鍵的數(shù)目是30個．
（3）硅晶體的結(jié)構(gòu)跟金剛石相似，1mol硅晶體中含有硅硅單鍵的數(shù)目約是2N_A個．二氧化硅的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個硅硅單鍵之間插入1個氧原子，二氧化硅的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，硅、氧原子形成的最小環(huán)上氧原子數(shù)目是6．
（4）石墨層狀結(jié)構(gòu)中平均每個正六邊形占有的碳原子數(shù)是2．
（5）下列分別是課本中氯化鈉、干冰、碘、金剛石、鈉、CaF₂晶體的晶胞圖．與冰的晶體類型相同的是BC（請用相應(yīng)的編號填寫）．

Answer 1

分析 （1）同種元素的不同單質(zhì)互稱同素異形體；
（2）根據(jù)晶體構(gòu)成微粒判斷晶體類型；
（3）根據(jù)金剛石最小的環(huán)為六元環(huán)判斷二氧化硅的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，Si、O原子形成的最小環(huán)上應(yīng)有6個Si原子，每2個Si原子之間有1個O原子判斷O原子的數(shù)目；
（4）利用均攤法計(jì)算；
（5）冰屬于分子晶體，利用晶胞圖來判斷晶體的構(gòu)成微粒，以此來分析．

解答 解：（1）同種元素的不同單質(zhì)互稱同素異形體，C₆₀、金剛石和石墨是碳元素的不同單質(zhì)，屬于同素異形體；
故答案為：B；
（2）C₆₀中構(gòu)成微粒是分子，所以屬于分子晶體；
設(shè)C₆₀分子中含有x個五邊形和y個六邊形，根據(jù)歐拉定理求棱邊數(shù)：每個頂點(diǎn)伸出三條棱，而每條棱又總是由兩個頂點(diǎn)共有，每個頂點(diǎn)單獨(dú)伸出的棱有1.5條，60個頂點(diǎn)共伸出的棱為60×1.5=90條，至此，依據(jù)歐拉定理可寫出：60+x+y-90=2 ①，每條棱是由兩個面共用的，所以，一個五邊形單獨(dú)占有的棱邊數(shù)為2.5條，一個六邊形單獨(dú)占有的棱邊數(shù)為3條，由棱邊數(shù)守恒2.5x+3y=90 ②，聯(lián)立①②可以解得：x=12，y=20；通過以上分析知五邊形的碳形成共價雙鍵，五邊形的碳形成共價單鍵，所以一個分子中有30個碳碳雙鍵；
故答案為：分子；30；
（3）C、Si均屬于ⅣA元素，能形成4個共價鍵，在晶體硅中1個硅原子與4個硅原子通過Si-Si直接相連，每個硅原子含有2個硅硅鍵，則1mol硅晶體中含有硅硅單鍵的數(shù)目約是2N_A個；
金剛石最小的環(huán)為六元環(huán)，二氧化硅結(jié)構(gòu)跟金剛石結(jié)構(gòu)相似，Si、O原子形成的最小環(huán)上應(yīng)有6個Si原子，硅晶體結(jié)構(gòu)中每個硅與硅的化學(xué)鍵之間插入一個O原子，則Si、O原子形成的最小環(huán)上O原子的數(shù)目是6；
故答案為：2；6；
（4）石墨層狀結(jié)構(gòu)中，每個碳原子被三個正六邊形共用，所以平均每個正六邊形占有的碳原子數(shù)=6×$\frac{1}{3}$=2；
故答案為：2；
（5）冰屬于分子晶體，由晶胞圖可知，B為干冰的晶胞圖，構(gòu)成微粒為分子，C為碘的晶胞圖，構(gòu)成微粒為碘分子，則與冰的晶體類型相同的是BC，故答案為：BC．

點(diǎn)評 本題考查了晶胞的結(jié)構(gòu)，側(cè)重于考查晶胞結(jié)構(gòu)的分析和計(jì)算，注意利用均攤法計(jì)算晶胞中各種原子個數(shù)，題目難度大，解題關(guān)鍵是仔細(xì)觀察晶胞結(jié)構(gòu)圖．