Question

科學家發現C₆₀分子由60個碳原子構成，它的形狀像足球（圖C），含有C=C鍵，因此又叫足球烯．1991年科學家又發現一種碳的單質--碳納米管，是由六邊環形的碳原子構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構示意圖．圖中小黑點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互稱為同素異形體，它們在物理性質上存在較大的差異，其原因是

 

；
（2）相同條件下，足球烯、石墨分別和氣體單質F₂反應時，化學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）由石墨的晶體結構俯視圖可推算在石墨晶體中，每個正六邊形平均所占有的C 原子數與C-C鍵數之比為

 

；
（4）在金剛石的網狀結構中，含有共價鍵形成的碳原子環、其中最小的環上有

 

個碳原子（填數字），每個碳原子上的任兩個C-C鍵的夾角都是

 

_  （填角度）．
（5）燃氫汽車之所以尚未大面積推廣，除較經濟的制氫方法尚未完全解決外，還需解決H₂的貯存問題，上述四種碳單質中有可能成為貯氫材料的是：

 

．
（6）如圖是從NaCl或CsCl晶體結構圖中分割出來的部分結構圖，試判斷NaCl晶體結構的圖象是

 

．

Answer 1

考點：不同晶體的結構微粒及微粒間作用力的區別,晶胞的計算

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）根據物質結構決定物質性質，
（2）足球烯中含有碳碳雙鍵，所以比石墨活潑，更易于F₂發生加成反應；
（3）根據均攤法計算碳原子數和碳碳鍵數目；
（4）根據圖象分析最小的環上碳原子個數；根據碳原子與其周圍的碳原子形成的結構判斷夾角；
（5）根據以上各物質的空間結構考慮；
（6）氯化鈉是6個Na（或Cl）形成的正八面體中間包圍一個Cl（或Na），其晶胞是一個正方體．

解答： 解：（1）都是碳元素的單質，但是由于碳原子在空間的排布方式不同，所以性質會有極大差異；
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發生加成反應；
故答案為：活潑，足球烯含有C=C鍵容易加成；
（3）每個碳原子被三個碳環共有，每個碳環含有碳原子數為：

1

3

，；每條碳碳雙鍵被兩個碳環共有，每個碳環含有

1

2

條碳碳鍵，C原子數與C-C鍵數之比為2：3，
故答案為：2：3；
（4）金剛石是原子晶體，在原子晶體里，原子間以共價鍵相互結合，形成三維的空間網狀結構，最小的環上有6個C原子；在金剛石晶體里，每個碳原子以四個共價鍵對稱的與相鄰的4個碳原子結合，碳原子采取sp³雜化方式形成共價鍵，所以碳原子與其周圍的4個碳原子形成正四面體結構，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Na（或Cl）形成的正八面體中間包圍一個Cl（或Na），其晶胞是一個正方體，故選BC；
故答案為：B、C．

點評：本題考查物質結構性質，以碳元素的四種單質的空間結構圖為中心命題點，綜合了物質結構中相應的知識點，解決此題應具備一定的處理信息和空間想象能力，題目難度中等．