Question

【題目】金剛石、石墨烯和都是碳的同素異形體，其結構示意圖如圖：

（1）金剛石屬立方晶系，每個晶胞所包括的C原子個數為_____________。

（2）金剛石、石墨烯、木炭和都是由碳元素組成的單質。下列關于碳的單質的敘述正確的是_______（填序號）。

A.都是黑色固體

B.碳原子的排列方式不相同

C.這四種物質都很軟，可作潤滑劑

D.在氧氣中充分燃燒時都生成二氧化碳

E.一定條件下，木炭轉化成金剛石是物理變化

（3）金剛石質硬但脆，金剛石能被砸碎的原因是_______________________________。

（4）觀察計算一個分子結構中含有____________個正五邊形和_________個正六邊形。

（5）石墨烯是單層的石墨，它是世界上已知的最薄、最堅硬的新型材料，有良好的導電性，具有很好的應用前景。石墨烯中碳原子的雜化軌道類型為___________；碳碳鍵的鍵角是___________。

（6）碳化硅（）的結構與金剛石類似，設碳化硅的密度為 ，碳化硅晶體內碳硅鍵的鍵長為________________（用NA表示阿伏加德羅常數的值，列表達式即可）。

Answer 1

【答案】8 BD 共價鍵具有方向性，當受到大的外力作用會發生原子間錯位而斷裂 12 20 雜化 120°

【解析】

（1）根據晶胞結構來數即可，頂點上的原子按來計算，面心上的原子按來計算，晶體內的原子按1個來計算；

（2）對四種同素異形體進行分析即可，注意同素異形體為不同的物質，因此之間的轉化屬于化學變化；

（3）金剛石是由碳原子通過共價鍵形成的原子晶體，因此在討論其物理性質時應從共價鍵的角度來分析；

（4）可以根據假設法來進行推算（具體步驟見詳解部分）；

（5）觀察石墨烯的結構不難發現，每個碳原子只與另外3個碳原子成鍵，而碳原子理論上應該形成4個共價鍵，因此說明必有一個鍵是雙鍵；

（6）一個金剛石晶胞內有8個碳原子，因此一個碳化硅晶胞內有4個，再列出密度的表達式來計算即可。

（1）頂點面心晶體內；

（2）A.金剛石即鉆石，明顯不是黑色固體，A項錯誤；

B.正因為碳原子的排列方式不同，形成了不同同素異形體，B項正確；

C.金剛石的硬度極大，C項錯誤；

D.四種物質都可以被氧氣充分氧化，變為二氧化碳，D項正確；

E.木炭和金剛石是兩種物質，既然生成了新物質肯定是化學變化，E項錯誤；

答案選BD；

（3）共價鍵具有方向性，當受到大的外力作用會發生原子間錯位而斷裂；

（4）

切掉的每個頂點由一個正五邊形面代替，每個正五邊形有5條邊，所以，一共新增加條棱。原來的正二十面體有30條棱（從圖中左圖很容易數出來）仍在，所以，就一共有條棱。最后說面數的變化，原正二十面體的20個面還在（雖然形狀由正三角形變為正六邊形），又切出12個正五邊形面，所以一共是個面；

（5）石墨烯為片層結構，雜化類型為雜化，碳碳原子之間形成六元環，鍵角是120°；

（6）根據密度公式先求出晶胞的體積，化簡后進一步求出邊長為，根據晶胞結構不難看出碳硅鍵為體對角線的，因此給邊長乘以即可。