Question

【题目】金刚石、石墨、C60和石墨烯都是碳的同素异形体，其结构示意图如下：

（1）石墨晶体中存在的作用力有________________________________

（2）金刚石质硬但脆，金刚石能被砸碎的原因是___________________________；金刚石、石墨、C60的熔点由高到低的顺序是________________________。

（3）C60晶体的堆积方式为______________；晶体中C60的配位数为_________。

（4）石墨烯具有神奇的特性，两位科学家由于对石墨烯研究做出重大贡献而获得了2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯即单层石墨。石墨烯中碳原子的杂化轨道类型为_______________；碳碳键的键角是_________；碳原子和碳碳键的个数比是_______；12g石墨烯中含有________个六元环。

（5）碳化硅的结构与金刚石类似，设碳化硅的密度为a g/cm3，碳化硅晶体内碳硅键的键长为______pm（用NA表示阿伏加德罗常数的值，列表达式即可）。

Answer 1

【答案】 共价键、金属键、范德华力 共价键具有方向性，当受到大的外力作用会发生原子间错位而断裂 石墨、金刚石、C60 面心立方堆积或分子密堆积 12 sp2 1200 2:3或2/3 3.01×1023

【解析】（1）石墨晶体中层内C-C键为共建键，层与层之间为范德华力和金属键。

（2）金刚石中只存在C-C共价键, 共价键具有方向性，当受到大的外力作用会发生原子间错位而断裂。金刚石属于原子晶体，石墨片层内以共价键结合,片层之间以分子间作用力结合,为混合晶体，C60属于分子晶体，他们的熔点由高到低的顺序是石墨、金刚石、C60。

（3）C60晶体组成微粒为60个碳原子组成的C60分子,属于分子晶体，堆积方式为面心立方堆积或分子密堆积。晶体中C60的配位数12。

（4）石墨烯为片层结构,杂化类型为杂化, 碳碳原子之间形成六元环键角是120 因此，本题正确答案是:;; 每个碳原子被三个六圆环共用，每条键被两个六元环共用，所以碳原子和碳碳键的个数比是2:3。每个六元环含有（6）个碳原子，所以12g石墨烯中含有3.01×1023个六元环。

（5）金刚石结构是一种由两个面心立方点阵沿立方晶胞的体对角线偏移1/4单位嵌套而成的晶体结构，属于面心立方体系，碳化硅的结构与金刚石类似，因为碳化硅的密度为a g/cm3，根据计算密度公式先求碳化硅的质量，再求面心立方体，通过计算知碳化硅晶体内碳硅键的键长为