Question

金刚石是常见的原子晶体，若某块金刚石中有n个碳原子，则其中的共价键数目是

 

；石墨是碳元素构成的另一种单质，则石墨和金刚石之间的关系为

 

；已知石墨是一种混合型晶体，具有层状结构，在层内碳原子按如图所示方式以共价键结合成平面网状结构，在层间以范德华力结合，若一块石墨晶体的同一层上含有m个碳原子，则其中共价键和碳原子数之比是

 

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Answer 1

分析：在金刚石晶体中，每个碳原子形成四个共价键，利用均摊法计算每个碳原子共价键个数，再根据碳原子个数计算共价键个数；同种元素的不同单质互称同素异形体；利用均摊法计算每个碳原子含有的共价键个数，石墨中碳原子个数与共价键个数之比等于每个碳原子与每个碳原子含有的平均共价键个数之比．

解答：解：金刚石晶体中，每个碳原子和四个碳原子形成四个共价键，则每个碳原子含有的共价键个数=4×

1

2

=2，则若某块金刚石中有n个碳原子，则其中的共价键数目是2n；金刚石和石墨是碳元素的不同单质，为同素异形体；
石墨中每个碳原子含有共价键个数=3×

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2

=1.5，石墨中碳原子个数与共价键个数之比等于每个碳原子与每个碳原子含有的平均共价键个数之比，所以若一块石墨晶体的同一层上含有m个碳原子，则其中共价键和碳原子数之比=1.5：1=3：2，
故答案为：2n；同素异形体；3：2．

点评：本题考查了共价键的计算及同素异形体判断，明确金刚石、石墨的结构是解本题关键，利用均摊法来分析解答，题目难度不大．