Question

8．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)C₆₀分子（圖1）由60個碳原子構(gòu)成，它的形狀像足球（圖1C），含有C=C鍵，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，是由六邊環(huán)形的碳原子構(gòu)成的具有很大表面積管狀大分子（圖1D），圖1A、圖1B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．
（1）金剛石、石墨、足球烯和碳納米管四種物質(zhì)互稱為同素異形體，它們在物理性質(zhì)上存在較大的差異，其原因是碳原子排列方式不同；
（2）同條件下，足球烯、石墨分別和氣體單質(zhì)F₂反應(yīng)時，足球烯的化學(xué)性質(zhì)比石墨要活潑，其理由是：足球烯含有C=C鍵容易加成；
（3）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，還需解決H₂的貯存問題，上述四種碳單質(zhì)中有可能成為貯氫材料的是：碳納米管；
（4）圖2是從NaCl或CsCl晶體結(jié)構(gòu)圖中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖，試判斷NaCl晶體結(jié)構(gòu)的圖象是（2）（3） （填序號）；

（5）圖1A金剛石結(jié)構(gòu)中一個碳原子被6 （填數(shù)字）個六元環(huán)共用；
（6）如圖1B，同一層中的原子構(gòu)成許許多多的正六邊形，此單質(zhì)與熔融的鉀單質(zhì)相互作用，形成某種青銅色的物質(zhì)（其中的元素鉀用“●”表示），原子分布如圖3所示，該物質(zhì)的化學(xué)式為KC₈ ．

Answer 1

分析 （1）金剛石、石墨、足球烯和碳納米管四種物質(zhì)中碳原子在空間的排布方式不同，根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)答題；
（2）足球烯中含有碳碳雙鍵，所以比石墨活潑，更易于F₂發(fā)生加成反應(yīng)；
（3）根據(jù)以上各物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)可知，由于碳納米管表面積大，可以吸附H₂，用作貯氫材料；
（4）氯化鈉是6個Na（或Cl）形成的正八面體中間包圍一個Cl（或Na），其晶胞是一個正方體，據(jù)此答題；
（5）金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，每個碳原子能形成4個共價鍵，根據(jù)圖1A金剛石結(jié)構(gòu)可知，一個碳原子被6個六元環(huán)共用；
（6）如圖所示，K原子鑲嵌在正六邊形的中心，該正六邊形周圍有6個未鑲嵌K原子的C原子正六邊形結(jié)構(gòu)，即每正六邊形周圍連接6個C原子，該碳原子為3個正六邊形共有，根據(jù)均攤法計算．

解答 解：（1）金剛石、石墨、足球烯和碳納米管四種物質(zhì)中碳原子在空間的排布方式不同，所以性質(zhì)會有極大差異；
故答案為：碳原子排列方式不同； 
（2）足球烯中含有碳碳雙鍵，所以比石墨活潑，更易于F₂發(fā)生加成反應(yīng)；
故答案為：足球烯含有C=C鍵容易加成；
（3）根據(jù)以上各物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)可知，由于碳納米管表面積大，可以吸附H₂，用作貯氫材料；
故答案為：碳納米管；
（4）氯化鈉是6個Na（或Cl）形成的正八面體中間包圍一個Cl（或Na），其晶胞是一個正方體，故選（2）（3），
（5）金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，每個碳原子能形成4個共價鍵，根據(jù)圖1A金剛石結(jié)構(gòu)可知，一個碳原子被6個六元環(huán)共用，故答案為：6；
（6）如圖所示，K原子鑲嵌在正六邊形的中心，該正六邊形周圍有6個未鑲嵌K原子的C原子正六邊形結(jié)構(gòu)，即每正六邊形周圍連接6個C原子，該碳原子為3個正六邊形共有，故結(jié)構(gòu)中K原子與C原子數(shù)目之比為1：（6+6×$\frac{1}{3}$）=8，故化學(xué)式為KC₈，
故答案為：KC₈ ．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)，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)中相應(yīng)的知識點(diǎn)，解決此題應(yīng)具備一定的處理信息和空間想象能力．