Question

2．C₆₀（结构模型如图1所示）的发现是化学界的大事之一．C₆₀与金属钾化合生成K₃C₆₀具有超导性．
（1）C₆₀晶体中C₆₀和C₆₀间作用力属于分子间作用力（填“离子键”、“共价键”或“分子间作用力”）．
（2）如图2依次是石墨、金刚石的结构图：
石墨中碳原子的杂化方式是sp²；石墨的熔点＞金刚石的熔点（填“＞”或“＜”）．
（3）金刚石晶胞含有8个碳原子．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r=$\frac{\sqrt{3}}{8}$a．

Answer 1

分析 （1）C₆₀单质为分子晶体，微粒之间的作用力为分子间作用力；
（2）根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型，石墨中的碳原子与相邻的三个碳原子以σ键结合；石墨熔化时除了克服共价键以外，还要克服范德华力；
（3）金刚石晶胞中碳原子个数=4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$；根据硬球接触模型，正方体对角线的$\frac{1}{4}$就是C-C键的键长，据此计算原子半径．

解答 解：（1）C₆₀单质为分子晶体，微粒之间的作用力为分子间作用力，
故答案为：分子间作用力；
（2）石墨中的碳原子与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成平面正六边形结构，碳原子的杂化类型为sp²杂化，金刚石中碳碳键和石墨中碳碳键都是C-C共价键，金刚石熔化破坏共价键，石墨熔化时除了克服共价键以外，还要克服范德华力，所以相同条件下石墨的熔点应高于金刚石，
故答案为：sp²；＞；
（3）金刚石晶胞中碳原子个数=4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8；根据硬球接触模型，正方体对角线的$\frac{1}{4}$就是C-C键的键长，晶胞正方体对角线长度=$\sqrt{3}$a，所以$\frac{1}{4}\sqrt{3}$a=2r，所以r=$\frac{\sqrt{3}}{8}$a，
故答案为：8；$\frac{\sqrt{3}}{8}$．

点评 本题考查晶胞计算、原子杂化、晶体类型判断等知识点，侧重考查分析判断及计算能力，难点是晶胞计算，明确金刚石中C-C键键长与棱长关系是解（3）题关键，题目难度中等．