Question

【题目】科学家发现C60分子由60个碳原子构成,它的形状像足球(图丙),含有键,因此又叫足球烯。1991年科学家又发现一种碳的单质——碳纳米管,是由六边环形的碳原子构成的具有很大表面积管状大分子(图丁),图甲、图乙分别是金刚石和石墨的结构示意图。图中小黑点均代表碳原子。

(1)金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管四种物质互称为同素异形体,它们在物理性质上存在较大的差异,其原因是____。

(2)同条件下,足球烯、石墨分别和气体单质F2反应时,化学性质活泼性的比较为足球烯比石墨____(填“活泼”“一样活泼”或“更不活泼”),理由是___。

(3)由图中石墨的晶体结构俯视图可推算在石墨晶体中,每个正六边形平均所占有的C原子数与C—C键数之比为____。

(4)在金刚石的网状结构中,含有共价键形成的碳原子环,其中最小的环上有____个碳原子(填数字),每个碳原子上的任两个C—C键的夹角都是____(填角度)。

(5)燃氢汽车之所以尚未大面积推广,除较经济的制氢方法尚未完全解决外,还需解决H2的贮存问题,上述四种碳单质中有可能成为贮氢材料的是____。

Answer 1

【答案】 碳原子排列方式不同 活泼 足球烯含有键容易加成 2∶3 6　 109°28'(或109.5°) 碳纳米管

【解析】(1)金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管四种物质互称为同素异形体,它们在物理性质上存在较大的差异,通过四种物质的结构示意图可以得出其原因是碳原子排列方式不同；正确答案：碳原子排列方式不同。

(2) 足球烯的结构中含有，容易与单质F2发生加成反应，而石墨均为碳碳单键，同条件下,石墨与单质F2发生反应就相应较难；正确答案：活泼；足球烯含有键容易加成。

（3）每个碳原子被三个碳环共有，每个碳环含有碳原子数为1/3；每条碳碳单键被2个碳环共有，每个碳环含有1/2条碳碳单键；因此C原子数与C—C键数之比为1/3：1/2=2:3；正确答案：2∶3。

(4)金刚石是原子晶体，原子间以共价键相结合，形成三维的空间网状结构，最小的环上有6个碳原子；每个碳原子以4个共价键对称的与相邻的4个碳原子结合，碳原子采取sp3杂化方式形成共价键，所以碳原子与其周围的4个碳原子形成正四面体结构，夹角109°28，；正确答案：6； 109°28，(或109.5°) 。

(5) 由于碳纳米管表面积大，可以吸附H2，用作贮氢材料；正确答案：碳纳米管。