Question

【題目】碳單質及其化合物有廣泛的應用。

（1）碳的同素異性體金剛石、石墨和C60晶體中，能溶于有機溶劑的是___，原因是_______。

（2）CH3COCH=CHCH3分子中，C原子所采取的雜化類型有____________。

（3）石墨晶體由層狀石墨“分子”按ABAB方式堆積而成，如圖所示，圖中用虛線標出了石墨的一個六方晶胞。該晶胞中含有的碳原子數為_____個。

（4）石墨烯是一種由單層碳原子構成的平面結構新型碳材料，如圖所示。1mol石墨烯中含有的六元環個數為______，下列有關石墨烯說法正確的是________

a．晶體中碳原子間全部是碳碳單鍵

b．石墨烯中所有碳原子可以處于同一個平面

c．從石墨中剝離得到石墨烯需克服分子間作用力

（5）石墨烯可轉化為C60，C60的結構如圖所示，該分子是由五邊形和六邊形構成的球體，其中五邊形有12個，六邊形有________個。

（6）金剛石晶胞如圖所示，則金剛石晶胞中原子的配位數為_____，原子空間利用率為_______。

Answer 1

【答案】

（1）C60， C60屬于分子晶體

（2）sp3、sp2

（3）4

（4）0.5NA，bc

（5）20

（6）4 34％

【解析】

試題分析：（1）碳的同素異性體金剛石、石墨和C60晶體中，能溶于有機溶劑的是C60，原因是C60屬于分子晶體，根據相似相容原來，可以溶于有機溶劑。（2）在CH3COCH=CHCH3分子中，C原子雜化軌道類型有sp3、sp2兩種類型。（3）根據給出的石墨晶胞，考慮到處于晶胞頂點的碳原子只有1/8屬于該晶胞，處于棱上的碳原子有1/4屬于晶胞，處于面上的碳原子有1/2屬于晶胞，處于晶胞體內碳原子完全屬于該晶胞，故石墨晶胞中碳原子個數為。（4）由圖可知，石墨烯中六個碳原子組成一個環，每個碳原子屬于三個環，相當于兩個碳原子組成一個環，1mol碳原子組成的環的個數為0.5NA，下列有關石墨烯說法正確的是，石墨烯中所有碳原子可以處于同一個平面，從石墨中剝離得到石墨烯需克服分子間作用力。（5）簡單多面體的頂點數V、面數F及棱數E間有關系V+F-E=2

設六邊形有x個 五邊形y個

六邊形中有2x個碳 五邊形中有5/3Y個碳 （每個碳在多邊形內占1/3 邊占1/2）

所以 得 2x+5/3Y=60（共有60個碳） （1）

由歐拉公式得 60+（x+y）-（3x+5/2y)=2 （2）

解（1）（2）的 x=20 y=12

（6）金剛石晶胞如圖所示，則金剛石晶胞中原子的配位數為4，把整個晶體拆分成8個小立方晶體，這樣來，每相鄰的兩個晶體的原子才夠湊成一個標準的體心立方晶體的原子，這樣的話，空間利用率就是標準體心立方晶體的一半，也就是34％