Question

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)C₆₀分子由60個(gè)碳原子構(gòu)成，它的形狀像足球（圖C），含有C=C鍵，因此又叫足球烯．1991年科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)一種碳的單質(zhì)--碳納米管，是由六邊環(huán)形的碳原子構(gòu)成的具有很大表面積管狀大分子（圖D），圖A、圖B分別是金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)示意圖．圖中小黑點(diǎn)或小黑圈均代表碳原子．

（1）金剛石、石墨、足球烯和碳納米管四種物質(zhì)互稱為同素異形體，它們?cè)谖锢硇再|(zhì)上存在較大的差異，其原因是

 

；
（2）相同條件下，足球烯、石墨分別和氣體單質(zhì)F₂反應(yīng)時(shí)，化學(xué)活潑性的比較為足球烯比石墨

 

（填“活潑”、“一樣活潑”、“更不活潑”）理由是：

 

；
（3）由石墨的晶體結(jié)構(gòu)俯視圖可推算在石墨晶體中，每個(gè)正六邊形平均所占有的C 原子數(shù)與C-C鍵數(shù)之比為

 

；
（4）在金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，含有共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)、其中最小的環(huán)上有

 

個(gè)碳原子（填數(shù)字），每個(gè)碳原子上的任兩個(gè)C-C鍵的夾角都是

 

_  （填角度）．
（5）燃?xì)淦�車之所以尚未大面積推廣，除較經(jīng)濟(jì)的制氫方法尚未完全解決外，還需解決H₂的貯存問題，上述四種碳單質(zhì)中有可能成為貯氫材料的是：

 

．
（6）如圖是從NaCl或CsCl晶體結(jié)構(gòu)圖中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖，試判斷NaCl晶體結(jié)構(gòu)的圖象是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：不同晶體的結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用力的區(qū)別,晶胞的計(jì)算

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)，
（2）足球烯中含有碳碳雙鍵，所以比石墨活潑，更易于F₂發(fā)生加成反應(yīng)；
（3）根據(jù)均攤法計(jì)算碳原子數(shù)和碳碳鍵數(shù)目；
（4）根據(jù)圖象分析最小的環(huán)上碳原子個(gè)數(shù)；根據(jù)碳原子與其周圍的碳原子形成的結(jié)構(gòu)判斷夾角；
（5）根據(jù)以上各物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)考慮；
（6）氯化鈉是6個(gè)Na（或Cl）形成的正八面體中間包圍一個(gè)Cl（或Na），其晶胞是一個(gè)正方體．

解答： 解：（1）都是碳元素的單質(zhì)，但是由于碳原子在空間的排布方式不同，所以性質(zhì)會(huì)有極大差異；
故答案為：碳原子排列方式不同；
（2）足球烯中含有碳碳雙鍵，所以比石墨活潑，更易于F₂發(fā)生加成反應(yīng)；
故答案為：活潑，足球烯含有C=C鍵容易加成；
（3）每個(gè)碳原子被三個(gè)碳環(huán)共有，每個(gè)碳環(huán)含有碳原子數(shù)為：

1

3

，；每條碳碳雙鍵被兩個(gè)碳環(huán)共有，每個(gè)碳環(huán)含有

1

2

條碳碳鍵，C原子數(shù)與C-C鍵數(shù)之比為2：3，
故答案為：2：3；
（4）金剛石是原子晶體，在原子晶體里，原子間以共價(jià)鍵相互結(jié)合，形成三維的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最小的環(huán)上有6個(gè)C原子；在金剛石晶體里，每個(gè)碳原子以四個(gè)共價(jià)鍵對(duì)稱的與相鄰的4個(gè)碳原子結(jié)合，碳原子采取sp³雜化方式形成共價(jià)鍵，所以碳原子與其周圍的4個(gè)碳原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，所以夾角是 109°28′，
故答案為：6；109°28'；
（5）由于碳納米管表面積大，可以吸附H₂，用作貯氫材料；
故答案為：碳納米管；
（6）氯化鈉是6個(gè)Na（或Cl）形成的正八面體中間包圍一個(gè)Cl（或Na），其晶胞是一個(gè)正方體，故選BC；
故答案為：B、C．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)，以碳元素的四種單質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)圖為中心命題點(diǎn)，綜合了物質(zhì)結(jié)構(gòu)中相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，解決此題應(yīng)具備一定的處理信息和空間想象能力，題目難度中等．