Question

【题目】

IVA 族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题:

(1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。该单质的晶体类型为________________，依据电子云的重叠方式，原子间存在的共价键类型有_____________，碳原子的杂化轨道类型为_________。

(2)石墨烯是从石墨材料中剥离出来的、由单层碳原子组成的二维晶体。将氢气加入到石墨烯中可制得一种新材料石墨烷。下列判断错误的是___________。

A.石墨烯是一种强度很高的材料

B.石墨烯是电的良导体而石墨烷则为绝缘体

C.石墨烯与石墨烷均为高分子化合物

D.石墨烯与H2 制得石墨烷的反应属于加成反应

(3)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2 的熔点如图(b)所示。

①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I 次序升高的原因是_________________________________。

②结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律，可推断: 依F、Cl、Br、I 次序，PbX2 中的化学键的离子性___________、共价性______________。(填 “增 强”“不变”或“减 弱 ”)

(4)碳的另一种单质C60，晶胞结构与金属铜晶胞相似，其晶胞参数为a nm，晶体密度为_______g·cm-3(只列计算式，不需化简)。

Answer 1

【答案】 混合型晶体 σ键、π键 sp2 C 均为分子晶体，范德华力随分子相对质量增大而增大 减弱 增强 (4×60×12)/[(a×10-7)3NA]

【解析】(1)碳的一种单质的结构如图(a)所示，应为石墨，属于混合型晶体，在石墨晶体中，同层的每一个碳原子以sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形的环，伸展成片层结构，在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，其中有一个2p电子，这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键，故答案为：混合型晶体；σ键、π键；sp2；

(2) A.石墨烯是一种单层碳原子组成的二维晶体，相邻碳原子间通过共价键相结合，强度很高，故A正确；B.石墨烯中存在自由移动的电子，是电的良导体，而石墨烷中没有自由移动的电子，为绝缘体，故B正确；C.石墨烯中只含有一种元素，是碳的单质，故C错误；D.石墨烯与H2间的反应属于加成反应，故D正确；故选C。

(3)①四卤化硅为分子晶体，依F、Cl、Br、I的相对分子质量逐渐增大，沸点与相对分子质量有关，相对分子质量越大，沸点越高，故答案为：均为分子晶体，范德华力随分子相对质量增大而增大；

②PbX2的沸点逐渐降低，其中PbF2为离子晶体，PbBr2、PbI2为分子晶体，可知依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化学键的离子性减弱、共价性增强，故答案为：减弱；增强；

(4)金属铜晶胞是面心立方，C60的晶胞结构与金属铜晶胞相似，C60位于顶点和面心，个数为8×+6×=4，则晶胞的质量为g，其晶胞参数为anm=a×10-7cm，则体积为(a×10-7)3cm3，所以密度为=gcm-3，故答案为：。