Question

1985年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的C₆₀分子是由60個(gè)碳原子構(gòu)成的，它的形狀像足球（圖c）。因此又叫足球烯。1991年科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)一種碳的單質(zhì)——碳納米管，它是由六邊環(huán)形的碳原子構(gòu)成的管狀大分子（圖d），圖a、圖b分別是金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中小黑點(diǎn)或小黑圈均代表碳原子。

試完成下列問(wèn)題：

（1）金剛石、石墨、足球烯和碳納米管物理性質(zhì)存在較大差異的原因是____________________________________________________________________。

（2）常溫下足球烯和碳納米管的化學(xué)性質(zhì)是否比金剛石和石墨活潑？_______________（填“活潑”或“一樣”），理由是_____________________________________________________。

（3）如下圖所示，由右邊石墨的晶體結(jié)構(gòu)俯視圖可推算在石墨晶體中，每個(gè)正六邊形平均所占有的C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為_____________。

（4）在金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，含有共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)，其中最小的環(huán)上有________（填數(shù)字）個(gè)碳原子，每個(gè)碳原子上的任兩個(gè)C—C鍵的夾角都是________（填角度）。

（5）燃?xì)淦�車之所以尚未大面積推廣除較經(jīng)濟(jì)的制氫方法尚未完全解決外，制得H₂后還需要解決貯存問(wèn)題，上述四種碳單質(zhì)有可能成為貯氫材料的是________________。

Answer 1

（1）碳原子排列不同

（2）一樣  碳原子最外層電子數(shù)為4，在常溫下不易得失電子

（3）2∶3

（4）6  109°28′

（5）碳納米管

解析：本題以碳元素的四種單質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)圖為中心命題點(diǎn)，綜合了物質(zhì)結(jié)構(gòu)等有關(guān)屬于《考試大綱》規(guī)定應(yīng)綜合應(yīng)用的知識(shí)點(diǎn)，綜合考核考生從實(shí)物圖平面圖中提取解題信息的自學(xué)能力和空間想象能力。解答本題可從如下兩個(gè)方面展開思維：（1）在碳元素所形成的四種單質(zhì)中其物理性質(zhì)差異較大的原因是因?yàn)樵谒姆N單質(zhì)中C原子排列的方式不同（由題意四種圖形可以看出）。（2）充分利用碳元素所形成的四種單質(zhì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖展開空間想象：例如碳納米管表面積大，故可作為貯氫材料。