1996年諾貝爾化學(xué)獎授予對發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。C60分子是形如球狀的多面體(如圖),該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮:

C60的結(jié)構(gòu)

①C60分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學(xué)鍵;

②C60分子只含有五邊形和六邊形;

③多面體的頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系遵循歐拉定理:

頂點(diǎn)數(shù)+面數(shù)-棱邊數(shù)=2。

據(jù)上所述,可推知C60分子有12個五邊形和20個六邊形,C60分子所含的雙鍵數(shù)為30。

請回答下列問題:

(1)固體C60與金剛石相比較,熔點(diǎn)較高者應(yīng)是_________,理由是:_____________________________________________________________________。

(2)試估計(jì)C60跟F2在一定條件下能否發(fā)生反應(yīng)生成C60F60(填“可能”或“不可能”)_______________________,理由:__________________________________。

(3)通過計(jì)算,確定C60分子所含單鍵數(shù)為 _________________。

(4)C70分子也已制得,它的分子結(jié)構(gòu)模型可以與C60同樣考慮而推知。通過計(jì)算確定C70分子中五邊形和六邊形的數(shù)目。C70分子中所含五邊形數(shù)為___________,六邊形數(shù)為__________。

解析:(1)題目描述了C60分子的結(jié)構(gòu),據(jù)此可斷定C60形成的是分子晶體,熔融時破壞很弱的范德華力,而金剛石是原子晶體,熔融時破壞很強(qiáng)的共價(jià)鍵,所以C60的熔點(diǎn)應(yīng)該比金剛石的熔點(diǎn)低。

(2)C60中每個碳原子都各有一個單電子,價(jià)電子的成鍵情況與苯中碳原子類似,依此類推,估計(jì)C60能與F2發(fā)生加成反應(yīng)而生成C60F60。

(3)根據(jù)歐拉定理列方程計(jì)算單鍵數(shù)。其中:頂點(diǎn)數(shù)即C原子數(shù),為60;面數(shù)即五邊形與六邊形之和,為32;棱邊數(shù)即單鍵數(shù)與雙鍵數(shù)之和,已知雙鍵數(shù)為30,設(shè)C60所含單鍵數(shù)為N,根據(jù)歐拉定理列:60+32-(n+30)=2,計(jì)算得n=60,即C60所含的單鍵數(shù)為60。

(4)設(shè)五邊形、六邊形的數(shù)目分別為x、y。每條共價(jià)鍵都是由兩個C原子形成的,則每個C原子占有它形成的每個共價(jià)鍵的。根據(jù)歐拉定理列:70+(x+y)-70×=2 ①

五邊形和六邊形的頂點(diǎn)是共用的,五邊形和六邊形都只占有自己頂點(diǎn)C原子的。根據(jù)C原子總數(shù)等于五邊形和六邊形占有的C原子數(shù)之和列:70=x·+y·、

聯(lián)立①②解得x=12 y=25

答案:(1)金剛石 金剛石是原子晶體,而C60是分子晶體

(2)可能 C60含有30個雙鍵,能與F2發(fā)生加成反應(yīng)而生成C60F60

(3)60

(4)12 25

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

1996年諾貝爾化學(xué)獎授予斯莫利等三位化學(xué)家,以表彰他們發(fā)現(xiàn)富勒烯(C60)開辟了化學(xué)研究的新領(lǐng)域.后來,人們又發(fā)現(xiàn)了一種含碳量極高的鏈?zhǔn)饺矡N──棒碳,它是分子中含300~500個碳原子的新物質(zhì),其分子中只含有交替連接的單鍵和叁鍵.對于C60與棒碳,下列說法正確的是(  )
A、C60與棒碳中所有的化學(xué)鍵都是非極性共價(jià)鍵B、棒碳不能使溴水褪色C、C60在一定條件下可能與CuO發(fā)生置換反應(yīng)D、棒碳與乙炔互為同系物

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

1996年諾貝爾化學(xué)獎授于斯莫利等三位化學(xué)家,以表彰他們發(fā)現(xiàn)富勒烯(C60)開辟了化學(xué)研究的新領(lǐng)域。后來,人們又發(fā)現(xiàn)了一種含碳量極高的鏈?zhǔn)饺矡N——棒碳,它是分子中含300—500個碳原子的新物質(zhì),其分子中只含有交替連接的單鍵和三鍵。

根據(jù)以上敘述完成(1)、(2)兩小題。

(1)對于C60與棒碳,下列說法正確的是(    )

A.C60在一定條件下可能與CuO發(fā)生置換反應(yīng)              B.棒碳不能使溴水褪色

C.C60與棒碳中所有的化學(xué)鍵都是非極性共價(jià)鍵            D.棒碳與乙炔互為同系物

(2)晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中可重復(fù)出現(xiàn)的最小的結(jié)構(gòu)單元,C60晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示,下列說法正確的是(    )

A.C60摩爾質(zhì)量是720

B.C60與棒碳互為同素異形體

C.在C60晶胞中有14個C60分子

D.每個C60分子周圍與它距離最近等距離的C60分子有12個

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

1996年諾貝爾化學(xué)獎授予對發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。C60分子是形如球狀的多面體,如右圖,該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮:C60分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學(xué)鍵;C60分子只含有五邊形和六邊形;碳與碳之間既有單鍵又有雙鍵,每個碳原子仍然滿足四個價(jià)鍵飽和;多面體的頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系,遵循歐拉定理:頂點(diǎn)數(shù)+面數(shù)-棱邊數(shù)=2。

請完成下列問題:

(1)一個C60分子中有多少個五邊形和多少個六邊形?

(2)一個C60分子中有多少個C=C?

(3)已知C70分子的結(jié)構(gòu)模型也遵循C60的那些規(guī)律,請確定C70分子結(jié)構(gòu)中上述幾項(xiàng)參數(shù)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

1996年諾貝爾化學(xué)獎授于斯莫利等三位化學(xué)家,以表彰他們發(fā)現(xiàn)富勒烯(C60)開辟了化學(xué)研究的新領(lǐng)域。后來,人們又發(fā)現(xiàn)了一種含碳量極高的鏈?zhǔn)饺矡N──棒碳,它是分子中含300~500個碳原子的新物質(zhì),其分子中只含有交替連接的單鍵和叁鍵。晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中可重復(fù)出現(xiàn)的最小的結(jié)構(gòu)單元,C60晶胞結(jié)構(gòu)如右圖所示,下列說法正確的是 (    )

A.C60摩爾質(zhì)量是720

B.C60與棒碳互為同素異形體

C.在C60晶胞中有14個C60分子

D.每個C60分子周圍與它距離最近等距離的C60分子有12個

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