Question

碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物，而且还能形成多种无机化合物，同时自身可以形成多种单质，碳及其化合物的用途广泛。

(1)C60分子能与F2发生加成反应，其加成产物为______，C60分子的晶体中，在晶胞的顶点和面心均含有一个C60分子，则一个C60晶胞的质量为________。

(2)干冰和冰是两种常见的分子晶体，下列关于两种晶体的比较中正确的是________(填字母)。

a．晶体的密度：干冰＞冰

b．晶体的熔点：干冰＞冰

c．晶体中的空间利用率：干冰＞冰

d．晶体中分子间相互作用力类型相同

(3)金刚石和石墨是碳元素形成的两种常见单质，下列关于这两种单质的叙述中正确的是________(填字母)。

a．金刚石中碳原子的杂化类型为sp3杂化，石墨中碳原子的杂化类型为sp2杂化

b．晶体中共价键的键长：金刚石中C—C＜石墨中C—C

c．晶体的熔点：金刚石＞石墨

d．晶体中共价键的键角：金刚石＞石墨

e．金刚石晶体中只存在共价键，石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力

f．金刚石和石墨的熔点都很高，所以金刚石和石墨都是原子晶体

(4)金刚石晶胞结构如下图，立方BN结构与金刚石相似，在BN晶体中，B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为________，B原子与N原子之间共价键与配位键的数目比为________，一个晶胞中N原子数目为________。

(5)C与孔雀石共热可以得到金属铜，铜原子的原子结构示意图为________，金属铜采用面心立方最密堆积(在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子)，则Cu的晶体中Cu原子的配位数为________。

已知Cu单质的晶体密度为ρ g·cm－3，Cu的相对原子质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则Cu的原子半径为____。

Answer 1

答案　(1)C60F60　 g　(2)ac　(3)ae

(4)正四面体　3∶1　4

(5)　12　× cm

解析　(1)C60中每个碳原子的连接方式为，所以C60中共有双键0.5×60＝30个，则与F2加成的产物应为C60F60；C60为面心立方堆积，则

m·NA＝4×12×60 g

m＝ g。

(2)在冰中存在氢键，空间利用率较低，密度较小，a、c正确。

(3)石墨中C—C键键长小于金刚石中C—C键键长，所以熔点：石墨＞金刚石，金刚石的碳原子呈sp3杂化，而石墨中的碳原子呈sp2杂化，所以共价键的键角：石墨大于金刚石，石墨属于混合型晶体，a、e正确。

(4)在BN中，B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为正四面体形，在四个共价键中，其中有一个配位键，其个数之比为3∶1，在晶胞中，含N：8×＋6×＝4个，含B：4个。

(5)根据铜的堆积方式，Cu原子的配位数应为12，设晶胞边长为a，

则a3·ρ·NA＝4M

a＝

面对角线为× ，其为Cu原子半径，

即r＝×  cm。