Question

C₆₀分子是形如球状的多面体(如下图)，该结构的建立基于以下考虑：

C₆₀的结构

①C₆₀分子中每个碳原子只跟相邻的3个原子形成化学键；②C₆₀分子中只有五边形和六边形；③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：顶点数+面数-棱边数=2。据上所述，可推知C₆₀分子有12个五边形和20个六边形，C₆₀分子所含的双键数为30。请回答下列问题：

(1)固体C₆₀与金刚石相比较，熔点较高者应是____________，理由是____________________。

(2)试估计C₆₀与F₂在一定条件下，能否发生反应生成C₆₀F₆₀(填“可能”或“不可能”)_________，并简述其理由_______________________________________________________。

(3)通过计算确定C₆₀分子所含单键数。C₆₀分子所含单键数为__________。

(4)C₇₀分子也已制得，它的分子结构模型可以与C₆₀同样考虑而推知。通过计算确定C₇₀分子中五边形和六边形数目。C₇₀分子所含五边形数为__________，六边形数为__________。

Answer 1

解析：(1)熔点：原子晶体＞分子晶体。金刚石是原子晶体，C₆₀是分子晶体，每个C₆₀分子是60个C原子构成的。

(2)由题意，C₆₀分子中含有30个C=C双键，能与30个F₂分子发生加成反应，生成C₆₀F₆₀。

(3)每个C原子，与周围的C原子以4个共用电子对连接。即如下图所示(外围C原子未标注)：

C₆₀分子中双键数为30，则单键数为60。

(4)设C₇₀分子中五边形、六边形个数分别是x、y。由于每个棱被两个面共有，则根据欧拉定理得

70+x+y-=2。

每个五边形平均拥有C原子：，每个六边形平均拥有C原子，由题意得。

由以上两式解得

答案：(1)金刚石  金刚石是原子晶体，C₆₀是分子晶体

(2)可能  C₆₀分子中含30个双键，加成生成C₆₀F₆₀

(3)60  (4)12  25