Question

C₆₀分子是形如球狀的多面體(如下圖)，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個原子形成化學(xué)鍵；②C₆₀分子中只有五邊形和六邊形；③多面體的頂點數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系，遵循歐拉定理：頂點數(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，熔點較高者應(yīng)是____________，理由是____________________。

(2)試估計C₆₀與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”)_________，并簡述其理由_______________________________________________________。

(3)通過計算確定C₆₀分子所含單鍵數(shù)。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。通過計算確定C₇₀分子中五邊形和六邊形數(shù)目。C₇₀分子所含五邊形數(shù)為__________，六邊形數(shù)為__________。

Answer 1

解析：(1)熔點：原子晶體＞分子晶體。金剛石是原子晶體，C₆₀是分子晶體，每個C₆₀分子是60個C原子構(gòu)成的。

(2)由題意，C₆₀分子中含有30個C=C雙鍵，能與30個F₂分子發(fā)生加成反應(yīng)，生成C₆₀F₆₀。

(3)每個C原子，與周圍的C原子以4個共用電子對連接。即如下圖所示(外圍C原子未標注)：

C₆₀分子中雙鍵數(shù)為30，則單鍵數(shù)為60。

(4)設(shè)C₇₀分子中五邊形、六邊形個數(shù)分別是x、y。由于每個棱被兩個面共有，則根據(jù)歐拉定理得

70+x+y-=2。

每個五邊形平均擁有C原子：，每個六邊形平均擁有C原子，由題意得。

由以上兩式解得

答案：(1)金剛石  金剛石是原子晶體，C₆₀是分子晶體

(2)可能  C₆₀分子中含30個雙鍵，加成生成C₆₀F₆₀

(3)60  (4)12  25