碳元素不僅能形成豐富多彩的有機化合物,而且還能形成多種無機化合物,同時自身可以形成多種單質(zhì),碳及其化合物的用途廣泛.
(1)C60分子能與F2發(fā)生加成反應,其加成產(chǎn)物為______,C60分子的晶體中,在晶胞的頂點和面心均含有一個C60分子,則一個C60晶胞的質(zhì)量為______.
(2)干冰和冰是兩種常見的分子晶體,下列關于兩種晶體的比較中正確的是______.
a.晶體的密度:干冰>冰           b.晶體的熔點:干冰>冰
c.晶體中的空間利用率:干冰>冰   d.晶體中分子間相互作用力類型相同
(3)金剛石和石墨是碳元素形成的兩種常見單質(zhì),下列關于這兩種單質(zhì)的敘述中正確的有______.
a.金剛石中碳原子的雜化類型為sp3雜化,石墨中碳原子的雜化類型為sp2雜化;
b.晶體中共價鍵的鍵長:金剛石中C-C<石墨中C-C;
c.晶體的熔點:金剛石>石墨       
d.晶體中共價鍵的鍵角:金剛石>石墨
e.金剛石晶體中只存在共價鍵,石墨晶體中則存在共價鍵、金屬鍵和范德華力;
f.金剛石和石墨的熔點都很高,所以金剛石和石墨都是原子晶體
(4)金剛石晶胞結構如圖,立方BN結構與金剛石相似,在BN晶體中,B原子周圍最近的N原子所構成的立體圖形為______,B原子與N原子之間共價鍵與配位鍵的數(shù)目比為______,一個晶胞中N原子數(shù)目為______.
(5)C與孔雀石共熱可以得到金屬銅,銅原子的原子結構示意圖為______,金屬銅采用面心立方最密堆積(在晶胞的頂點和面心均含有一個Cu原子),則Cu的晶體中Cu原子的配位數(shù)為______.已知Cu單質(zhì)的晶體密度為ρg/cm3,Cu的相對原子質(zhì)量為M,阿伏伽德羅常數(shù)NA,則Cu的原子半徑為______
【答案】分析:(1)C60分子含有30個共價鍵,發(fā)生加成反應時一個C60分子中含有的碳碳雙鍵個數(shù)和氟氣分子個數(shù)相同,1molC60分子中30mol碳碳雙鍵,所以需要30mol氟氣,根據(jù)原子守恒寫出加成產(chǎn)物的化學式;C60晶體為面心立方排布,所以每個C60晶胞有4個C60分子 (面心3個,頂點1個),所以一個C60晶胞=;
(2)水分子間存在氫鍵,且氫鍵有方向性,導致水分子形成冰時存在較大的空隙,而受熱融化時氫鍵被破,干冰分子之間只存在范德華力,形成的分子晶體是密堆積;
(3)a、金剛石中碳原子與四個碳原子形成4個共價單鍵,構成正四面體,石墨中的碳原子與相鄰的三個碳原子以σ鍵結合,形成平面正六邊形結構;
bc、sp2雜化中,s軌道的成分比sp3雜化更多,而且石墨的碳原子還有大π鍵所以形成的共價鍵更短,更牢固,即石墨的層內(nèi)共價鍵鍵長比金剛石的鍵長短,作用力更大,破壞化學鍵需要更大能量;
d、金剛石中碳原子與四個碳原子形成4個共價單鍵,構成正四面體,石墨中的碳原子用sp2雜化軌道與相鄰的三個碳原子以σ鍵結合,形成正六角形的平面層狀結構;
e、金剛石中碳原子與四個碳原子形成4個共價單鍵,構成正四面體,晶體中只含有共價鍵;石墨中的碳原子用sp2雜化軌道與相鄰的三個碳原子以σ鍵結合,形成正六角形的平面層狀結構,而每個碳原子還有一個2p軌道,其中有一個2p電子.這些p軌道又都互相平行,并垂直于碳原子sp2雜化軌道構成的平面,形成了大π鍵.因而這些π電子可以在整個碳原子平面上活動,類似金屬鍵的性質(zhì),石墨為層狀結構,層與層之間通過范德華力連接;
f、石墨為層狀結構,層與層之間通過范德華力連接;
(4)由金剛石的晶胞結構可知,晶胞內(nèi)部有4個C原子,面心上有6個C原子,頂點有8個C原子,根據(jù)金剛石的結構判斷,在BN晶體中,每個B原子和4個N原子形成共價鍵,所以B原子周圍最近的N原子所構成的立體圖形為正四面體;B原子的配位數(shù)是4,B原子與N原子之間共價鍵的數(shù)目是12,一個晶胞中N原子數(shù)目為 4;
(5)銅是29號元素,根據(jù)核外電子排布規(guī)律寫出核外電子排布式再畫出原子結構示意圖.金屬銅采用面心立方最密堆積,晶胞內(nèi)Cu原子數(shù)目為8×+6×=4,令銅原子的比較為rcm,則晶胞的棱長為 ×4rcm=2 rcm,所以,據(jù)此計算銅原子半徑.
解答:解:(1)C60分子含有30個共價鍵,發(fā)生加成反應時一個C60分子中含有的碳碳雙鍵個數(shù)和氟氣分子個數(shù)相同,1molC60分子中30mol碳碳雙鍵,所以需要30mol氟氣,所以其加成產(chǎn)物的化學式為:C60F60;C60晶體為面心立方排布,所以每個C60晶胞有4個C60分子 (面心3個,頂點1個),所以一個C60晶胞==,
故答案為:C60F60;
(2)a、水分子間存在氫鍵,且氫鍵有方向性,導致水分子形成冰時存在較大的空隙,密度比水小,干冰分子之間只存在范德華力,形成的分子晶體是密堆積,密度比水大,故a正確;
b、冰融化時氫鍵被破,干冰分子之間只存在范德華力,融化時破壞范德華力,氫鍵比范德華力強,故晶體的熔點冰>干冰,故b錯誤;
c、水分子間存在氫鍵,且氫鍵有方向性,導致水分子形成冰時存在較大的空隙,干冰分子之間只存在范德華力,形成的分子晶體是密堆積,晶體中的空間利用率:干冰>冰,故c正確;
d、干冰分子之間存在范德華力,水分子間存在氫鍵,晶體中分子間相互作用力類型不相同,故d錯誤.
故選:ac;
(3)a、金剛石中碳原子與四個碳原子形成4個共價單鍵,構成正四面體,碳原子的雜化類型為sp3雜化;石墨中的碳原子與相鄰的三個碳原子以σ鍵結合,形成平面正六邊形結構,碳原子的雜化類型為sp2雜化,故a正確;
b、sp2雜化中,s軌道的成分比sp3雜化更多,而且石墨的碳原子還有大π鍵所以形成的共價鍵更短,更牢固,即石墨的層內(nèi)共價鍵鍵長比金剛石的鍵長短,故b錯誤;
c、石墨的層內(nèi)共價鍵鍵長比金剛石的鍵長短,作用力更大,破壞化學鍵需要更大能量,所以晶體的熔點金剛石<石墨,故c錯誤;
d、金剛石中碳原子與四個碳原子形成4個共價單鍵,構成正四面體,鍵角為109°28′,石墨中的碳原子用sp2雜化軌道與相鄰的三個碳原子以σ鍵結合,形成正六角形的平面層狀結構,鍵角為120°,故d錯誤;
e、金剛石中碳原子與四個碳原子形成4個共價單鍵,構成正四面體,石墨中的碳原子用sp2雜化軌道與相鄰的三個碳原子以σ鍵結合,形成正六角形的平面層狀結構,而每個碳原子還有一個2p軌道,其中有一個2p電子.這些p軌道又都互相平行,并垂直于碳原子sp2雜化軌道構成的平面,形成了大π鍵.因而這些π電子可以在整個碳原子平面上活動,類似金屬鍵的性質(zhì),石墨為層狀結構,層與層之間通過范德華力連接,說明晶體中含有共價鍵、金屬鍵、范德華力,故e正確;
f、金剛石是原子晶體,石墨為層狀結構,層與層之間通過范德華力連接,石墨為混合型晶體,不屬于原子晶體,故f錯誤;
故選:ae;
(4)由金剛石的晶胞結構可知,晶胞內(nèi)部有4個C原子,面心上有6個C原子,頂點有8個C原子,在BN晶體中,每個B原子和4個N原子形成共價鍵,所以B原子周圍最近的N原子所構成的立體圖形為正四面體;B原子的配位數(shù)是4,B原子與N原子之間共價鍵的數(shù)目是12,所以B原子與N原子之間共價鍵的數(shù)目與配位鍵的數(shù)目比為 3:1,一個晶胞中N原子數(shù)目為 4,
故答案為:正四面體;3:1;4;
(5)銅是29號元素,核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,原子結構示意圖為
金屬銅采用面心立方最密堆積,晶胞內(nèi)Cu原子數(shù)目為8×+6×=4,令銅原子的半徑為rcm,則晶胞的棱長為
×4rcm=2 rcm,所以,r=cm,

故答案為:;12;
點評:本題考查晶體類型與熔沸點高低判斷、晶體結構、對晶胞的理解與計算等,難度較大,對晶胞的計算注意均攤法的利用,需要學生具備空間想象能力,注意基礎知識的理解掌握.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

碳元素不僅能形成豐富多彩的有機化合物,而且還能形成多種無機化合物,同時自身可以形成多種單質(zhì),碳及其化合物的用途廣泛.
(1)C60分子能與F2發(fā)生加成反應,其加成產(chǎn)物為
C60F60
C60F60
,C60分子的晶體中,在晶胞的頂點和面心均含有一個C60分子,則一個C60晶胞的質(zhì)量為
2880
NA
g
2880
NA
g

(2)干冰和冰是兩種常見的分子晶體,下列關于兩種晶體的比較中正確的是
ac
ac

a.晶體的密度:干冰>冰           b.晶體的熔點:干冰>冰
c.晶體中的空間利用率:干冰>冰   d.晶體中分子間相互作用力類型相同
(3)金剛石和石墨是碳元素形成的兩種常見單質(zhì),下列關于這兩種單質(zhì)的敘述中正確的有
ae
ae

a.金剛石中碳原子的雜化類型為sp3雜化,石墨中碳原子的雜化類型為sp2雜化;
b.晶體中共價鍵的鍵長:金剛石中C-C<石墨中C-C;
c.晶體的熔點:金剛石>石墨       
d.晶體中共價鍵的鍵角:金剛石>石墨
e.金剛石晶體中只存在共價鍵,石墨晶體中則存在共價鍵、金屬鍵和范德華力;
f.金剛石和石墨的熔點都很高,所以金剛石和石墨都是原子晶體
(4)金剛石晶胞結構如圖,立方BN結構與金剛石相似,在BN晶體中,B原子周圍最近的N原子所構成的立體圖形為
正四面體
正四面體
,B原子與N原子之間共價鍵與配位鍵的數(shù)目比為
3:1
3:1
,一個晶胞中N原子數(shù)目為
4
4

(5)C與孔雀石共熱可以得到金屬銅,銅原子的原子結構示意圖為
,金屬銅采用面心立方最密堆積(在晶胞的頂點和面心均含有一個Cu原子),則Cu的晶體中Cu原子的配位數(shù)為
12
12
.已知Cu單質(zhì)的晶體密度為ρg/cm3,Cu的相對原子質(zhì)量為M,阿伏伽德羅常數(shù)NA,則Cu的原子半徑為
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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

碳元素不僅能形成豐富多彩的有機化合物,而且還能形成多種無機化合物,同時自身可以形成多種單質(zhì),碳及其化合物的用途廣泛.

(1)如圖1分別代表了五種常見的晶體,分別是:A
NaCl
NaCl
,B
CsCl
CsCl
,C
干冰
干冰
,D
金剛石
金剛石
,E
石墨
石墨
.(填名稱或化學式)
(2)干冰和冰是兩種常見的分子晶體,下列關于兩種晶體的比較中正確的是
ac
ac

a.晶體的密度:干冰>冰           b.晶體的熔點:干冰>冰
c.晶體中的空間利用率:干冰>冰   d.晶體中分子間相互作用力類型相同
(3)金剛石和石墨是碳的兩種常見單質(zhì),下列敘述正確的有
ae
ae

a.金剛石中碳原子的雜化類型為sp3雜化,石墨中碳原子的雜化類型為sp2雜化;
b.晶體中共價鍵的鍵長:金剛石中C-C<石墨中C-C;
c.晶體的熔點:金剛石>石墨       d.晶體中共價鍵的鍵角:金剛石>石墨
e.金剛石晶體中只存在共價鍵,石墨晶體中則存在共價鍵、金屬鍵和范德華力;
f.金剛石和石墨的熔點都很高,所以金剛石和石墨都是原子晶體
(4)金剛石晶胞結構如圖2,一個晶胞中的C原子數(shù)目為
8
8

(5)C與孔雀石共熱可以得到金屬銅,銅原子的原子結構示意圖為
,金屬銅采用面心立方最密堆積(在晶胞的頂點和面心均含有一個Cu原子),已知Cu單質(zhì)的晶體密度為ρg/cm3,Cu的相對原子質(zhì)量為M,阿伏伽德羅常數(shù)NA,則Cu的原子半徑為
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科目:高中化學 來源:不詳 題型:填空題

碳元素不僅能形成豐富多彩的有機化合物,而且還能形成多種無機化合物,同時自身可以形成多種單質(zhì),碳及其化合物的用途廣泛.

精英家教網(wǎng)

(1)如圖1分別代表了五種常見的晶體,分別是:A______,B______,C______,D______,E______.(填名稱或化學式)
(2)干冰和冰是兩種常見的分子晶體,下列關于兩種晶體的比較中正確的是______.
a.晶體的密度:干冰>冰           b.晶體的熔點:干冰>冰
c.晶體中的空間利用率:干冰>冰   d.晶體中分子間相互作用力類型相同
(3)金剛石和石墨是碳的兩種常見單質(zhì),下列敘述正確的有______.
a.金剛石中碳原子的雜化類型為sp3雜化,石墨中碳原子的雜化類型為sp2雜化;
b.晶體中共價鍵的鍵長:金剛石中C-C<石墨中C-C;
c.晶體的熔點:金剛石>石墨       d.晶體中共價鍵的鍵角:金剛石>石墨
e.金剛石晶體中只存在共價鍵,石墨晶體中則存在共價鍵、金屬鍵和范德華力;
f.金剛石和石墨的熔點都很高,所以金剛石和石墨都是原子晶體
(4)金剛石晶胞結構如圖2,一個晶胞中的C原子數(shù)目為______.
(5)C與孔雀石共熱可以得到金屬銅,銅原子的原子結構示意圖為______,金屬銅采用面心立方最密堆積(在晶胞的頂點和面心均含有一個Cu原子),已知Cu單質(zhì)的晶體密度為ρg/cm3,Cu的相對原子質(zhì)量為M,阿伏伽德羅常數(shù)NA,則Cu的原子半徑為______.

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科目:高中化學 來源:2012-2013學年四川省雅安中學高二(上)月考化學試卷(10月份)(解析版) 題型:解答題

碳元素不僅能形成豐富多彩的有機化合物,而且還能形成多種無機化合物,同時自身可以形成多種單質(zhì),碳及其化合物的用途廣泛.

(1)如圖1分別代表了五種常見的晶體,分別是:A______,B______,C______,D______,E______.(填名稱或化學式)
(2)干冰和冰是兩種常見的分子晶體,下列關于兩種晶體的比較中正確的是______.
a.晶體的密度:干冰>冰           b.晶體的熔點:干冰>冰
c.晶體中的空間利用率:干冰>冰   d.晶體中分子間相互作用力類型相同
(3)金剛石和石墨是碳的兩種常見單質(zhì),下列敘述正確的有______.
a.金剛石中碳原子的雜化類型為sp3雜化,石墨中碳原子的雜化類型為sp2雜化;
b.晶體中共價鍵的鍵長:金剛石中C-C<石墨中C-C;
c.晶體的熔點:金剛石>石墨       d.晶體中共價鍵的鍵角:金剛石>石墨
e.金剛石晶體中只存在共價鍵,石墨晶體中則存在共價鍵、金屬鍵和范德華力;
f.金剛石和石墨的熔點都很高,所以金剛石和石墨都是原子晶體
(4)金剛石晶胞結構如圖2,一個晶胞中的C原子數(shù)目為______.
(5)C與孔雀石共熱可以得到金屬銅,銅原子的原子結構示意圖為______,金屬銅采用面心立方最密堆積(在晶胞的頂點和面心均含有一個Cu原子),已知Cu單質(zhì)的晶體密度為ρg/cm3,Cu的相對原子質(zhì)量為M,阿伏伽德羅常數(shù)NA,則Cu的原子半徑為______

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