Question

C₆₀、金刚石、石墨、二氧化碳和氯化铯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是互为

 

．
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

 

（填“原子”或“分子”）晶体，C₆₀分子中含有双键的数目是

 

．
（3）晶体硅的结构跟金刚石相似，1mol晶体硅中含有硅-硅单键的数目约是

 

N_A．
（4）石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是

 

．
（5）观察CO₂分子晶体结构的一部分，试说明每个CO₂分子周围有

 

个与之紧邻且等距的CO₂分子；该结构单元平均占有

 

个CO₂分子．
（6）观察图形推测，CsCl晶体中两距离最近的Cs⁺间距离为a，则每个Cs⁺周围与其距离为a的Cs⁺数目为

 

，每个Cs⁺周围距离相等且次近的Cs⁺数目为

 

，距离为

 

，每个Cs⁺周围距离相等且第三近的Cs⁺数目为

 

，距离为

 

，每个Cs⁺周围紧邻且等距的Cl^-数目为

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算

专题：化学键与晶体结构

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）每个硅原子含有2个硅硅键；
（4）利用均摊法计算；
（5）干冰是分子晶体，CO₂分子位于立方体的顶点和面心上，以顶点上的CO₂分子为例，与它距离最近的CO₂分子分布在与该顶点相连的12个面的面心上；
（6）根据CsCl晶体的晶胞分析．

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）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2N_A个，故答案为：2；
（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×

1

3

=2，故答案为：2；
（5）干冰是分子晶体，CO₂分子位于立方体的顶点和面心上，以顶点上的CO₂分子为例，与它距离最近的CO₂分子分布在与该顶点相连的12个面的面心上；
晶胞中分子数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4；
故答案为：12；4；
（6）每个Cs⁺周围与它最近且距离相等的Cs⁺共有3×8×

1

4

=6个；
每个Cs⁺周围距离相等且次近的Cs⁺为面心上的CS原子，目=3×8×

1

2

=12，距离为

2

a；
距离相等且第三近的Cs⁺为体心上的，数目为1×8=8，距离为

3

a；
每个Cs⁺周围紧邻且等距的Cl^-数目=1×8=8．
故答案为：6；12；

2

a；8；

3

a；8．

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．