题目内容

18．C60、金刚石和石墨的结构模型如图所示（石墨仅表示出其中的一层结构）．
（1）C60、金刚石和石墨三者的关系互为B

A．同分异构体         B．同素异形体    C．同系物             D．同位素
（2）固态时，C60属于分子晶体（填“离子”、“原子”或“分子”），C60分子中含有双键的数目是30个．
（3）硅晶体的结构跟金刚石相似，1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是2NA个．二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1个氧原子，二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是6．
（4）石墨层状结构中平均每个正六边形占有的碳原子数是2．
（5）下列分别是课本中氯化钠、干冰、碘、金刚石、钠、CaF2晶体的晶胞图．与冰的晶体类型相同的是BC（请用相应的编号填写）．

分析 （1）同种元素的不同单质互称同素异形体；
（2）根据晶体构成微粒判断晶体类型；
（3）根据金刚石最小的环为六元环判断二氧化硅的空间网状结构中，Si、O原子形成的最小环上应有6个Si原子，每2个Si原子之间有1个O原子判断O原子的数目；
（4）利用均摊法计算；
（5）冰属于分子晶体，利用晶胞图来判断晶体的构成微粒，以此来分析．

解答 解：（1）同种元素的不同单质互称同素异形体，C60、金刚石和石墨是碳元素的不同单质，属于同素异形体；
故答案为：B；
（2）C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；
设C60分子中含有x个五边形和y个六边形，根据欧拉定理求棱边数：每个顶点伸出三条棱，而每条棱又总是由两个顶点共有，每个顶点单独伸出的棱有1.5条，60个顶点共伸出的棱为60×1.5=90条，至此，依据欧拉定理可写出：60+x+y-90=2 ①，每条棱是由两个面共用的，所以，一个五边形单独占有的棱边数为2.5条，一个六边形单独占有的棱边数为3条，由棱边数守恒2.5x+3y=90 ②，联立①②可以解得：x=12，y=20；通过以上分析知五边形的碳形成共价双键，五边形的碳形成共价单键，所以一个分子中有30个碳碳双键；
故答案为：分子；30；
（3）C、Si均属于ⅣA元素，能形成4个共价键，在晶体硅中1个硅原子与4个硅原子通过Si-Si直接相连，每个硅原子含有2个硅硅键，则1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是2NA个；
金刚石最小的环为六元环，二氧化硅结构跟金刚石结构相似，Si、O原子形成的最小环上应有6个Si原子，硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子，则Si、O原子形成的最小环上O原子的数目是6；
故答案为：2；6；
（4）石墨层状结构中，每个碳原子被三个正六边形共用，所以平均每个正六边形占有的碳原子数=6×$\frac{1}{3}$=2；
故答案为：2；
（5）冰属于分子晶体，由晶胞图可知，B为干冰的晶胞图，构成微粒为分子，C为碘的晶胞图，构成微粒为碘分子，则与冰的晶体类型相同的是BC，故答案为：BC．

点评 本题考查了晶胞的结构，侧重于考查晶胞结构的分析和计算，注意利用均摊法计算晶胞中各种原子个数，题目难度大，解题关键是仔细观察晶胞结构图．

练习册系列答案
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