Question

8．科學家發現C₆₀分子（圖1）由60個碳原子構成，它的形狀像足球（圖1C），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1D），圖1A、圖1B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，其原因是碳原子排列方式不同；
（2）同條件下，足球烯、石墨分別和氣體單質F₂反應時，足球烯的化學性質比石墨要活潑，其理由是：足球烯含有C=C鍵容易加成；
（3）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：碳納米管；
（4）圖2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（2）（3） （填序號）；

（5）圖1A金剛石結構中一個碳原子被6 （填數字）個六元環共用；
（6）如圖1B，同一層中的原子構成許許多多的正六邊形，此單質與熔融的鉀單質相互作用，形成某種青銅色的物質（其中的元素鉀用“●”表示），原子分布如圖3所示，該物質的化學式為KC₈ ．

Answer 1

分析 （1）金剛石、石墨、足球烯和碳納米管四種物質中碳原子在空間的排布方式不同，根據物質結構決定物質性質答題；
（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）根據以上各物質的空間結構可知，由于碳納米管表面積大，可以吸附H₂，用作貯氫材料；
（4）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，據此答題；
（5）金剛石的網狀結構中，每個碳原子能形成4個共價鍵，根據圖1A金剛石結構可知，一個碳原子被6個六元環共用；
（6）如圖所示，K原子鑲嵌在正六邊形的中心，該正六邊形周圍有6個未鑲嵌K原子的C原子正六邊形結構，即每正六邊形周圍連接6個C原子，該碳原子為3個正六邊形共有，根據均攤法計算．

解答 解：（1）金剛石、石墨、足球烯和碳納米管四種物質中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：足球烯含有C=C鍵容易加成；
（3）根據以上各物質的空間結構可知，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；
（4）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（2）（3），
（5）金剛石的網狀結構中，每個碳原子能形成4個共價鍵，根據圖1A金剛石結構可知，一個碳原子被6個六元環共用，故答案為：6；
（6）如圖所示，K原子鑲嵌在正六邊形的中心，該正六邊形周圍有6個未鑲嵌K原子的C原子正六邊形結構，即每正六邊形周圍連接6個C原子，該碳原子為3個正六邊形共有，故結構中K原子與C原子數目之比為1：（6+6×$\frac{1}{3}$）=8，故化學式為KC₈，
故答案為：KC₈ ．

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．