Question

1985年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的C₆₀分子是由60個碳原子構(gòu)成的，它的形狀像足球(圖C)。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，它是由六邊環(huán)形的碳原子構(gòu)成的管狀大分子(圖D)，圖A、圖B分別是金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中小黑點或小黑圈均代表碳原子。

試完成下列問題：

(1)金剛石、石墨、足球烯和碳納米管物理性質(zhì)存在較大差異的原因是：___________________。

(2)常溫下足球烯和碳納米管的化學(xué)性質(zhì)是否比金剛石和石墨活潑？________(填“活潑”和“一樣”)，理由是：_________________________。

(3)由下邊石墨的晶體結(jié)構(gòu)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(shù)與C—C鍵數(shù)之比為________。

(4)在金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，含有共價鍵形成的碳原子環(huán)、其中最小的環(huán)上有________(填數(shù)字)個碳原子，每個碳原子上的任兩個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)濟的制氫方法尚未完全解決外，制得H₂后還需解決貯存問題，在上述四種碳單質(zhì)中有可能成為貯氫材料的是：________。

Answer 1

(1)碳原子排列不同

(2)一樣  碳原子最外層電子數(shù)為4，在常溫下不易得失電子

(3)2∶3

(4)6  109°28′

(5)碳納米管

解析：本題以碳元素的四種單質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)圖為中心命題點，綜合了物質(zhì)結(jié)構(gòu)等有關(guān)屬于《考試大綱》規(guī)定應(yīng)綜合應(yīng)用的知識點，綜合考核考生從實物圖、平面圖中提取解題信息的自學(xué)能力和空間想象能力。解答本題可從如下兩個方面展開思維：

(1)在碳元素所形成的四種單質(zhì)中，其物理性質(zhì)差異較大的原因是因為在四種單質(zhì)中C原子排列的方式不同(由題給四種圖形可以看出)。

(2)充分利用碳元素所形成的四種單質(zhì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖展開空間想象。例如碳納米管表面積大，故可作為貯氫材料。