碳元素有多种同素异形体.其中金刚石和石墨是常见的两种．人们在生产和科学研究中发现了一个普遍规律.物质的能量越低越稳定.化学变化从能量变化的角度来分析.就是由高能量的物质向低能量的物质转化.如要使化学变化反向进行.则必须控制一定的条件．众所周知.天然金刚石是罕见的.而石墨则在自然界中含量较多．由实验可知.如果要实现石墨转化为金刚� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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碳元素有多种同素异形体，其中金刚石和石墨是常见的两种．人们在生产和科学研究中发现了一个普遍规律，物质的能量越低越稳定，化学变化从能量变化的角度来分析，就是由高能量的物质向低能量的物质转化，如要使化学变化反向进行，则必须控制一定的条件．众所周知，天然金刚石是罕见的，而石墨则在自然界中含量较多．由实验可知，如果要实现石墨转化为金刚石的转化，则至少要在1700K和6×1.01×10⁸千帕压强的条件下进行，而且还要一种催化剂．1954年，霍尔首先在有FeS存在的条件下制得金刚石．有一种观点认为从石墨到金刚石结构转化过程中，石墨碳原子间的链不发生断裂，而是在催化剂的作用下，按一定的方向位移直接转化为金刚石的结构，这种转化的前后结构如图所示．

试回答下列问题：
（1）根据题中所述，可知金刚石的能量

（填高于、低于或等于）石墨的能量．
（2）霍尔在制金刚石时所用的FeS的作用是

．
（3）从图示可看出，金刚石是一种空间网状晶体，每个碳原子结合另外

个碳原子．已知所有的原子间的距离是相等的．晶体中最小的结构单元（即以一个碳原子为中心，该碳原子另外与其相连的所有碳原子所构成的空间图形的几何形状）的构型是

．晶体中每一个最小的封闭的环上有

个碳原子．
（4）合成的金刚石夹杂了石墨，要得到纯净的金刚石，需要用高氯酸（HClO₄）来清洗掉石墨，产物除H₂O是液体外，其余都是气体，一种是无色无毒的化合物，另一种是有色有毒的氯气（Cl₂）．则用高氯酸清除石墨的化学反应方程式为：

（5）发生过火山爆发的地方，在火山口喷口附近的熔岩渣中有可能找到

（填金刚石或石墨）．

考点：碳元素组成的单质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：碳单质与含碳化合物的性质与用途

分析：（1）根据反应的条件来分析；
（2）根据催化剂的概念来分析；
（3）根据结构模型来分析；
（4）碳与高氯酸能反应生成水、氯气和二氧化碳，据此写出反应的化学方程式；
（5）根据火山口的环境来分析．

解答：解：（1）要实现石墨转化为金刚石的转化，则至少要在1700K和6×1.01×10⁸千帕压强的条件下进行，而且还要一种催化剂．这说明金刚石的能量高于石墨的能量．故填：高于；
（2）要实现石墨转化为金刚石的转化，则至少要在1700K和6×1.01×10⁸千帕压强的条件下进行，而且还要一种催化剂．1954年，霍尔首先在有FeS存在的条件下制得金刚石．说明FeS充当催化剂；故填：催化作用；
（3）金刚石晶体中每个C原子处于其他4个C原子构成的正四面体的内部，向周围无限延伸形成空间立体网状结构，晶体中每一个最小的封闭的环上有6个碳原子；故填：4；正四面体；6；
（4）碳与高氯酸能反应生成水、氯气和二氧化碳，故填：7C+4HClO₄=2H₂O+2Cl₂↑+7CO₂↑；
（5）地壳下高温高压，易形成金刚石，故填：金刚石．

点评：掌握题干信息结合碳单质的性质进行分析解答是关键．

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