Question

9．请回答下列问题：
（1）已知石墨晶体是平面六边形层状结构，其最小碳环是六元环，一个碳原子被3个最小环共用，该晶体中，碳原子数与C-C键的数目之比为2：3；层与层之间的作用属于范德华力．
（2）水分子内的O-H键（代码是a）、分子间的范德华力（代码是b）、分子间氢键（代码是c）由强到弱的顺序为a＞c＞b．（用代码填充）
（3）对羟基苯甲醛的沸点高于邻羟基苯甲醛的原因是前者存在分子间氢键，后者存在分子内氢键．
（4）某晶体仅有一种元素组成，其密度为5g/cm³，用X射线研究该晶体的结果表明，在边长为1×10^-7cm的立方体中仅有20个原子，则此元素的相对原子质量约为150.5．

Answer 1

分析 （1）根据石墨晶体的结构回答，最小换是6元环，1个碳原子被3个最小环共有，根据均摊法计算数目比，层与层间以范德华力结合；
（2）化学键的键能大于氢键的键能，氢键的键能大于分子间作用力；
（3）邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能够形成分子间氢键，分子内氢键要弱于分子间氢键；
（4）设元素的相对原子质量为M，则有20个原子的质量为$\frac{20M}{{N}_{A}}$，已知边长可计算晶胞的体积，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算相对原子质量．

解答 解：（1）根据石墨晶体的结构回答，最小换是6元环，1个碳原子被3个最小环共有，根据均摊法，一个正六边形含有碳原子个数=6×$\frac{1}{3}$=2，一个碳原子含有的碳碳键个数=$\frac{1}{2}$=1.5，所以碳原子个数和碳碳键个数比=1：1.5=2：3，层与层间以范德华力结合，
故答案为：六；3；2：3；范德华力；
（2）共价键的键能大于氢键的作用力，氢键的作用力还大于范德华力，故H₂O分子内的O-H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为O-H键、氢键、分子间的范德华力，故为a＞c＞b，
故答案为：a＞c＞b；
（3）由于邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能够形成分子间氢键，而分子内氢键要弱于分子间氢键，所以邻羟基苯甲醛比对羟基苯甲醛熔、沸点低，
故答案为：前者存在分子间氢键，后者存在分子内氢键；
（4）设元素的相对原子质量为M，则有20个原子的质量为$\frac{20M}{{N}_{A}}$，已知边长为10^-7cm，则晶胞的体积为10^-21cm³，
则ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{20M}{6.02×1{0}^{23}}}{1{0}^{-21}}$g/cm³=5g/cm³，
解之得：M=150.5，
故答案为：150.5．

点评 本题考查了石墨晶体的有关计算，分子晶体相关性质，根据均摊法进行有关计算，氢键是重点，考查了学生知识的掌握和应用能力，难度一般．