Question

【題目】金剛石、石墨烯和都是碳的同素異形體，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖：

（1）金剛石屬立方晶系，每個(gè)晶胞所包括的C原子個(gè)數(shù)為_____________。

（2）金剛石、石墨烯、木炭和都是由碳元素組成的單質(zhì)。下列關(guān)于碳的單質(zhì)的敘述正確的是_______（填序號(hào)）。

A.都是黑色固體

B.碳原子的排列方式不相同

C.這四種物質(zhì)都很軟，可作潤(rùn)滑劑

D.在氧氣中充分燃燒時(shí)都生成二氧化碳

E.一定條件下，木炭轉(zhuǎn)化成金剛石是物理變化

（3）金剛石質(zhì)硬但脆，金剛石能被砸碎的原因是_______________________________。

（4）觀察計(jì)算一個(gè)分子結(jié)構(gòu)中含有____________個(gè)正五邊形和_________個(gè)正六邊形。

（5）石墨烯是單層的石墨，它是世界上已知的最薄、最堅(jiān)硬的新型材料，有良好的導(dǎo)電性，具有很好的應(yīng)用前景。石墨烯中碳原子的雜化軌道類型為___________；碳碳鍵的鍵角是___________。

（6）碳化硅（）的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，設(shè)碳化硅的密度為 ，碳化硅晶體內(nèi)碳硅鍵的鍵長(zhǎng)為________________（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】8 BD 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 12 20 雜化 120°

【解析】

（1）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)來(lái)數(shù)即可，頂點(diǎn)上的原子按來(lái)計(jì)算，面心上的原子按來(lái)計(jì)算，晶體內(nèi)的原子按1個(gè)來(lái)計(jì)算；

（2）對(duì)四種同素異形體進(jìn)行分析即可，注意同素異形體為不同的物質(zhì)，因此之間的轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變化；

（3）金剛石是由碳原子通過(guò)共價(jià)鍵形成的原子晶體，因此在討論其物理性質(zhì)時(shí)應(yīng)從共價(jià)鍵的角度來(lái)分析；

（4）可以根據(jù)假設(shè)法來(lái)進(jìn)行推算（具體步驟見(jiàn)詳解部分）；

（5）觀察石墨烯的結(jié)構(gòu)不難發(fā)現(xiàn)，每個(gè)碳原子只與另外3個(gè)碳原子成鍵，而碳原子理論上應(yīng)該形成4個(gè)共價(jià)鍵，因此說(shuō)明必有一個(gè)鍵是雙鍵；

（6）一個(gè)金剛石晶胞內(nèi)有8個(gè)碳原子，因此一個(gè)碳化硅晶胞內(nèi)有4個(gè)，再列出密度的表達(dá)式來(lái)計(jì)算即可。

（1）頂點(diǎn)面心晶體內(nèi)；

（2）A.金剛石即鉆石，明顯不是黑色固體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B.正因?yàn)樘荚�子的排列方式不同，形成了不同同素異形體，B項(xiàng)正確；

C.金剛石的硬度極大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D.四種物質(zhì)都可以被氧氣充分氧化，變?yōu)槎�氧化碳�?/span>D項(xiàng)正確；

E.木炭和金剛石是兩種物質(zhì)，既然生成了新物質(zhì)肯定是化學(xué)變化，E項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選BD；

（3）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；

（4）

切掉的每個(gè)頂點(diǎn)由一個(gè)正五邊形面代替，每個(gè)正五邊形有5條邊，所以，一共新增加條棱。原來(lái)的正二十面體有30條棱（從圖中左圖很容易數(shù)出來(lái)）仍在，所以，就一共有條棱。最后說(shuō)面數(shù)的變化，原正二十面體的20個(gè)面還在（雖然形狀由正三角形變?yōu)檎�六邊形），又切�?/span>12個(gè)正五邊形面，所以一共是個(gè)面；

（5）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°；

（6）根據(jù)密度公式先求出晶胞的體積，化簡(jiǎn)后進(jìn)一步求出邊長(zhǎng)為，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)不難看出碳硅鍵為體對(duì)角線的，因此給邊長(zhǎng)乘以即可。