Question

【題目】碳單質(zhì)及其化合物有廣泛的應(yīng)用。

（1）碳的同素異性體金剛石、石墨和C60晶體中，能溶于有機(jī)溶劑的是___，原因是_______。

（2）CH3COCH=CHCH3分子中，C原子所采取的雜化類(lèi)型有____________。

（3）石墨晶體由層狀石墨“分子”按ABAB方式堆積而成，如圖所示，圖中用虛線(xiàn)標(biāo)出了石墨的一個(gè)六方晶胞。該晶胞中含有的碳原子數(shù)為_(kāi)____個(gè)。

（4）石墨烯是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型碳材料，如圖所示。1mol石墨烯中含有的六元環(huán)個(gè)數(shù)為_(kāi)_____，下列有關(guān)石墨烯說(shuō)法正確的是________

a．晶體中碳原子間全部是碳碳單鍵

b．石墨烯中所有碳原子可以處于同一個(gè)平面

c．從石墨中剝離得到石墨烯需克服分子間作用力

（5）石墨烯可轉(zhuǎn)化為C60，C60的結(jié)構(gòu)如圖所示，該分子是由五邊形和六邊形構(gòu)成的球體，其中五邊形有12個(gè)，六邊形有________個(gè)。

（6）金剛石晶胞如圖所示，則金剛石晶胞中原子的配位數(shù)為_____，原子空間利用率為_(kāi)______。

Answer 1

【答案】

（1）C60， C60屬于分子晶體

（2）sp3、sp2

（3）4

（4）0.5NA，bc

（5）20

（6）4 34％

【解析】

試題分析：（1）碳的同素異性體金剛石、石墨和C60晶體中，能溶于有機(jī)溶劑的是C60，原因是C60屬于分子晶體，根據(jù)相似相容原來(lái)，可以溶于有機(jī)溶劑。（2）在CH3COCH=CHCH3分子中，C原子雜化軌道類(lèi)型有sp3、sp2兩種類(lèi)型。（3）根據(jù)給出的石墨晶胞，考慮到處于晶胞頂點(diǎn)的碳原子只有1/8屬于該晶胞，處于棱上的碳原子有1/4屬于晶胞，處于面上的碳原子有1/2屬于晶胞，處于晶胞體內(nèi)碳原子完全屬于該晶胞，故石墨晶胞中碳原子個(gè)數(shù)為。（4）由圖可知，石墨烯中六個(gè)碳原子組成一個(gè)環(huán)，每個(gè)碳原子屬于三個(gè)環(huán)，相當(dāng)于兩個(gè)碳原子組成一個(gè)環(huán)，1mol碳原子組成的環(huán)的個(gè)數(shù)為0.5NA，下列有關(guān)石墨烯說(shuō)法正確的是，石墨烯中所有碳原子可以處于同一個(gè)平面，從石墨中剝離得到石墨烯需克服分子間作用力。（5）簡(jiǎn)單多面體的頂點(diǎn)數(shù)V、面數(shù)F及棱數(shù)E間有關(guān)系V+F-E=2

設(shè)六邊形有x個(gè) 五邊形y個(gè)

六邊形中有2x個(gè)碳 五邊形中有5/3Y個(gè)碳 （每個(gè)碳在多邊形內(nèi)占1/3 邊占1/2）

所以 得 2x+5/3Y=60（共有60個(gè)碳） （1）

由歐拉公式得 60+（x+y）-（3x+5/2y)=2 （2）

解（1）（2）的 x=20 y=12

（6）金剛石晶胞如圖所示，則金剛石晶胞中原子的配位數(shù)為4，把整個(gè)晶體拆分成8個(gè)小立方晶體，這樣來(lái)，每相鄰的兩個(gè)晶體的原子才夠湊成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的體心立方晶體的原子，這樣的話(huà)，空間利用率就是標(biāo)準(zhǔn)體心立方晶體的一半，也就是34％