Question

富勒烯是由60個(gè)碳原子構(gòu)成的分子，碳原子成鍵情況與苯分子相似，由于它形似足球，所以又稱足球烯．關(guān)于足球烯分子的敘述不正確的是（　�。�

• A、一個(gè)分子中有12個(gè)五邊形、20個(gè)六邊形
• B、按凱庫勒價(jià)鍵理論計(jì)算，12克足球烯可形成共價(jià)鍵的數(shù)目（共用電子對(duì)數(shù)）為1.5N_A個(gè)
• C、按碳元素的四價(jià)理論計(jì)算，一個(gè)分子中有30個(gè)碳碳雙鍵、60個(gè)碳碳單鍵
• D、N₆₀分子與足球烯分子相似，每個(gè)氮原子的最外層電子數(shù)都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

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

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：歐拉定理是值在一凸多面體中，頂點(diǎn)數(shù)-棱邊數(shù)+面數(shù)=2，設(shè)C₆₀分子中含有x個(gè)五邊形和y個(gè)六邊形．根據(jù)歐拉定理求棱邊數(shù)：每個(gè)頂點(diǎn)伸出三條棱，而每條棱又總是由兩個(gè)頂點(diǎn)共有，每個(gè)頂點(diǎn)單獨(dú)伸出的棱有1.5條，60個(gè)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(gè)面共用的，所以，一個(gè)五邊形單獨(dú)占有的棱邊數(shù)為2.5條，一個(gè)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．

解答： 解：設(shè)C₆₀分子中含有x個(gè)五邊形和y個(gè)六邊形．根據(jù)歐拉定理求棱邊數(shù)：每個(gè)頂點(diǎn)伸出三條棱，而每條棱又總是由兩個(gè)頂點(diǎn)共有，每個(gè)頂點(diǎn)單獨(dú)伸出的棱有1.5條，60個(gè)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(gè)面共用的，所以，一個(gè)五邊形單獨(dú)占有的棱邊數(shù)為2.5條，一個(gè)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．
A、通過以上分析知一個(gè)分子中有12個(gè)五邊形、20個(gè)六邊形，故A正確；
B、通過以上分析知1個(gè)足球烯分子中有30個(gè)碳碳雙鍵，60個(gè)碳碳單鍵，12克足球烯可形成共價(jià)鍵的數(shù)目為

12g

720g/mol

×N_A×120=2N_A，故B錯(cuò)誤；
C、通過以上分析知五邊形的碳形成共價(jià)雙鍵，五邊形的碳形成共價(jià)單鍵，所以一個(gè)分子中有30個(gè)碳碳雙鍵，60個(gè)碳碳單鍵，故C正確；
D、通過以上分析知足球烯每個(gè)碳原子的最外層電子數(shù)都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，N₆₀分子與足球烯分子相似，每個(gè)氮原子的最外層電子數(shù)都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故D正確．
故選：B．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了足球烯的原子個(gè)數(shù)、共價(jià)鍵數(shù)目的判斷，歐拉定理（在一凸多面體中，頂點(diǎn)數(shù)-棱邊數(shù)+面數(shù)=2）和棱邊數(shù)守恒是解題的關(guān)鍵．