Question

【題目】金剛石、石墨、C60和石墨烯都是碳的同素異形體，其結構示意圖如下：

（1）石墨晶體中存在的作用力有________________________________

（2）金剛石質硬但脆，金剛石能被砸碎的原因是___________________________；金剛石、石墨、C60的熔點由高到低的順序是________________________。

（3）C60晶體的堆積方式為______________；晶體中C60的配位數為_________。

（4）石墨烯具有神奇的特性，兩位科學家由于對石墨烯研究做出重大貢獻而獲得了2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯即單層石墨。石墨烯中碳原子的雜化軌道類型為_______________；碳碳鍵的鍵角是_________；碳原子和碳碳鍵的個數比是_______；12g石墨烯中含有________個六元環。

（5）碳化硅的結構與金剛石類似，設碳化硅的密度為a g/cm3，碳化硅晶體內碳硅鍵的鍵長為______pm（用NA表示阿伏加德羅常數的值，列表達式即可）。

Answer 1

【答案】 共價鍵、金屬鍵、范德華力 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 石墨、金剛石、C60 面心立方堆積或分子密堆積 12 sp2 1200 2:3或2/3 3.01×1023

【解析】（1）石墨晶體中層內C-C鍵為共建鍵，層與層之間為范德華力和金屬鍵。

（2）金剛石中只存在C-C共價鍵, 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。金剛石屬于原子晶體，石墨片層內以共價鍵結合,片層之間以分子間作用力結合,為混合晶體，C60屬于分子晶體，他們的熔點由高到低的順序是石墨、金剛石、C60。

（3）C60晶體組成微粒為60個碳原子組成的C60分子,屬于分子晶體，堆積方式為面心立方堆積或分子密堆積。晶體中C60的配位數12。

（4）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 因此，本題正確答案是:;; 每個碳原子被三個六圓環共用，每條鍵被兩個六元環共用，所以碳原子和碳碳鍵的個數比是2:3。每個六元環含有（6）個碳原子，所以12g石墨烯中含有3.01×1023個六元環。

（5）金剛石結構是一種由兩個面心立方點陣沿立方晶胞的體對角線偏移1/4單位嵌套而成的晶體結構，屬于面心立方體系，碳化硅的結構與金剛石類似，因為碳化硅的密度為a g/cm3，根據計算密度公式先求碳化硅的質量，再求面心立方體，通過計算知碳化硅晶體內碳硅鍵的鍵長為