Question

2．C₆₀（結(jié)構(gòu)模型如圖1所示）的發(fā)現(xiàn)是化學(xué)界的大事之一．C₆₀與金屬鉀化合生成K₃C₆₀具有超導(dǎo)性．
（1）C₆₀晶體中C₆₀和C₆₀間作用力屬于分子間作用力（填“離子鍵”、“共價(jià)鍵”或“分子間作用力”）．
（2）如圖2依次是石墨、金剛石的結(jié)構(gòu)圖：
石墨中碳原子的雜化方式是sp²；石墨的熔點(diǎn)＞金剛石的熔點(diǎn)（填“＞”或“＜”）．
（3）金剛石晶胞含有8個(gè)碳原子．若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長(zhǎng)為a，根據(jù)硬球接觸模型，則r=$\frac{\sqrt{3}}{8}$a．

Answer 1

分析 （1）C₆₀單質(zhì)為分子晶體，微粒之間的作用力為分子間作用力；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷C原子雜化類型，石墨中的碳原子與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合；石墨熔化時(shí)除了克服共價(jià)鍵以外，還要克服范德華力；
（3）金剛石晶胞中碳原子個(gè)數(shù)=4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$；根據(jù)硬球接觸模型，正方體對(duì)角線的$\frac{1}{4}$就是C-C鍵的鍵長(zhǎng)，據(jù)此計(jì)算原子半徑．

解答 解：（1）C₆₀單質(zhì)為分子晶體，微粒之間的作用力為分子間作用力，
故答案為：分子間作用力；
（2）石墨中的碳原子與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合，形成平面正六邊形結(jié)構(gòu)，碳原子的雜化類型為sp²雜化，金剛石中碳碳鍵和石墨中碳碳鍵都是C-C共價(jià)鍵，金剛石熔化破壞共價(jià)鍵，石墨熔化時(shí)除了克服共價(jià)鍵以外，還要克服范德華力，所以相同條件下石墨的熔點(diǎn)應(yīng)高于金剛石，
故答案為：sp²；＞；
（3）金剛石晶胞中碳原子個(gè)數(shù)=4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8；根據(jù)硬球接觸模型，正方體對(duì)角線的$\frac{1}{4}$就是C-C鍵的鍵長(zhǎng)，晶胞正方體對(duì)角線長(zhǎng)度=$\sqrt{3}$a，所以$\frac{1}{4}\sqrt{3}$a=2r，所以r=$\frac{\sqrt{3}}{8}$a，
故答案為：8；$\frac{\sqrt{3}}{8}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查晶胞計(jì)算、原子雜化、晶體類型判斷等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查分析判斷及計(jì)算能力，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，明確金剛石中C-C鍵鍵長(zhǎng)與棱長(zhǎng)關(guān)系是解（3）題關(guān)鍵，題目難度中等．