题目内容
【题目】碳单质及其化合物有广泛的应用。
（1）碳的同素异性体金刚石、石墨和C60晶体中，能溶于有机溶剂的是___，原因是_______。
（2）CH3COCH=CHCH3分子中，C原子所采取的杂化类型有____________。
（3）石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成，如图所示，图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。该晶胞中含有的碳原子数为_____个。
（4）石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，如图所示。1mol石墨烯中含有的六元环个数为______，下列有关石墨烯说法正确的是________
a．晶体中碳原子间全部是碳碳单键
b．石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面
c．从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力
（5）石墨烯可转化为C60，C60的结构如图所示，该分子是由五边形和六边形构成的球体，其中五边形有12个，六边形有________个。
（6）金刚石晶胞如图所示，则金刚石晶胞中原子的配位数为_____，原子空间利用率为_______。
【答案】
（1）C60， C60属于分子晶体
（2）sp3、sp2
（3）4
（4）0.5NA，bc
（5）20
（6）4 34％
【解析】
试题分析：（1）碳的同素异性体金刚石、石墨和C60晶体中，能溶于有机溶剂的是C60，原因是C60属于分子晶体，根据相似相容原来，可以溶于有机溶剂。（2）在CH3COCH=CHCH3分子中，C原子杂化轨道类型有sp3、sp2两种类型。（3）根据给出的石墨晶胞，考虑到处于晶胞顶点的碳原子只有1/8属于该晶胞，处于棱上的碳原子有1/4属于晶胞，处于面上的碳原子有1/2属于晶胞，处于晶胞体内碳原子完全属于该晶胞，故石墨晶胞中碳原子个数为
。（4）由图可知，石墨烯中六个碳原子组成一个环，每个碳原子属于三个环，相当于两个碳原子组成一个环，1mol碳原子组成的环的个数为0.5NA，下列有关石墨烯说法正确的是，石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面，从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力。（5）简单多面体的顶点数V、面数F及棱数E间有关系V+F-E=2
设六边形有x个 五边形y个
六边形中有2x个碳 五边形中有5/3Y个碳 （每个碳在多边形内占1/3 边占1/2）
所以 得 2x+5/3Y=60（共有60个碳） （1）
由欧拉公式得 60+（x+y）-（3x+5/2y)=2 （2）
解（1）（2）的 x=20 y=12
（6）金刚石晶胞如图所示，则金刚石晶胞中原子的配位数为4，把整个晶体拆分成8个小立方晶体，这样来，每相邻的两个晶体的原子才够凑成一个标准的体心立方晶体的原子，这样的话，空间利用率就是标准体心立方晶体的一半，也就是34％
