题目内容
【题目】碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：
（1）金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_____________。
（2）在石墨烯晶体中，每个C原子连接_____个六元环，每个六元环占有____个C原子。
（3）在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环。
（4）金刚石晶胞含有________个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率________(不要求计算结果)。
（5）德国和美国科学家首先制出由20个碳原子组成的空心笼状分子C20，该笼状结构是由许多正五边形构成（如右图）。请回答： C20分子共有_______个正五边形，共有______条棱边，C20晶体属于________晶体（填晶体类型）。
【答案】 同素异形体 3 2 12 8 
＝
12 30 分子晶体
【解析】（1）由同一种元素组成的不同单质互称为同素异形体，故金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为同素异形体；（2）在石墨烯晶体中最小的环为六元环，每个C原子连接3C-C化学键，则每个C原子连接3个六元环，每个六元环占有的C原子数为6×
=2个C原子；（3）在金刚石晶体中，晶体中每个C原子和它周围的4个C原子以共价键相连，金刚石晶体结构的观察分析形成空间正四面体结构，晶体中每个碳原子都和其他碳原子构成空间正六边形的碳环。由于每个C原子和它周围的4个C原子连接，因此它必然同处于4个六元环上，而与之相连的4个C原子的每一个又和另外3个C原子相连。因而，它必然又在另外3个碳原子所在的环上。所以这个碳原子连接3×4=12个六元环；（4）共价金刚石的立体网状结构金刚石昌胞，属于A4型，顶点8个，相当于1个C原子，然后面心上6个，相当于3个C原子，而在其8个四面体空隙中有一半也是C原子，且在晶胞内，故还有4个C原子，加在一起，可得一个金刚石晶胞中有8个C原子，若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则正方体对角线的
就是C-C键的键长，即
a=2r，所以r=
a，碳原子在晶胞中的空间占有率
=
=
=
。
【题目】Ⅰ、为了达到下表中的实验要求，请从“供选择的化学试剂及方法”栏中，选择正确选项的字母代号填入对应的空格中。
序号 | 实验要求 | 答案 | 供选择的化学试剂及方法 |
a | 检验乙酸是否具有酸性 | ____ | A．新制的氢氧化铜悬浊液 |
b | 检验植物油中是否含有碳碳双键 | ____ | B．紫色石蕊试液 |
c | 检验尿液中是否含有葡萄糖 | ____ | C．加入饱和Na2CO3溶液，分液 |
d | 除去乙酸乙酯中的少量乙酸 | ____ | D．溴水 |
Ⅱ、A的结构简式如下：
（1）A分子的分子式为：___________。
（2）A分子中两种含氧官能团的名称是_____、______。
（3）请写出A物质与足量的金属钠发生反应的化学方程式____________。
III 、碳、氢、氧3种元素组成的有机物A，相对分子质量为102，含氢的质量分数 为9.8%，分子中氢原子个数为氧原子个数的5倍。
（1）A的分子式是____________。
（2）A与NaHCO3溶液反应的同分异构体有_____________ 种。
（3）A还有另一类酯类同分异构体，该异构体在酸性条件下水解，生成两种相对分子质量相同的化合物，写出符合该条件的酯的结构简式（2种）：_________________、________________。
