Question

【題目】

IVA 族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列問題:

(1)碳的一種單質的結構如圖(a)所示。該單質的晶體類型為________________，依據電子云的重疊方式，原子間存在的共價鍵類型有_____________，碳原子的雜化軌道類型為_________。

(2)石墨烯是從石墨材料中剝離出來的、由單層碳原子組成的二維晶體。將氫氣加入到石墨烯中可制得一種新材料石墨烷。下列判斷錯誤的是___________。

A.石墨烯是一種強度很高的材料

B.石墨烯是電的良導體而石墨烷則為絕緣體

C.石墨烯與石墨烷均為高分子化合物

D.石墨烯與H2 制得石墨烷的反應屬于加成反應

(3)四鹵化硅SiX4的沸點和二鹵化鉛PbX2 的熔點如圖(b)所示。

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

②結合SiX4的沸點和PbX2的熔點的變化規律，可推斷: 依F、Cl、Br、I 次序，PbX2 中的化學鍵的離子性___________、共價性______________。(填 “增 強”“不變”或“減 弱 ”)

(4)碳的另一種單質C60，晶胞結構與金屬銅晶胞相似，其晶胞參數為a nm，晶體密度為_______g·cm-3(只列計算式，不需化簡)。

Answer 1

【答案】 混合型晶體 σ鍵、π鍵 sp2 C 均為分子晶體，范德華力隨分子相對質量增大而增大 減弱 增強 (4×60×12)/[(a×10-7)3NA]

【解析】(1)碳的一種單質的結構如圖(a)所示，應為石墨，屬于混合型晶體，在石墨晶體中，同層的每一個碳原子以sp2雜化軌道與相鄰的三個碳原子以σ鍵結合，六個碳原子在同一個平面上形成了正六邊形的環，伸展成片層結構，在同一平面的碳原子還各剩下一個p軌道，其中有一個2p電子，這些p軌道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2雜化軌道構成的平面，形成了大π鍵，故答案為：混合型晶體；σ鍵、π鍵；sp2；

(2) A.石墨烯是一種單層碳原子組成的二維晶體，相鄰碳原子間通過共價鍵相結合，強度很高，故A正確；B.石墨烯中存在自由移動的電子，是電的良導體，而石墨烷中沒有自由移動的電子，為絕緣體，故B正確；C.石墨烯中只含有一種元素，是碳的單質，故C錯誤；D.石墨烯與H2間的反應屬于加成反應，故D正確；故選C。

(3)①四鹵化硅為分子晶體，依F、Cl、Br、I的相對分子質量逐漸增大，沸點與相對分子質量有關，相對分子質量越大，沸點越高，故答案為：均為分子晶體，范德華力隨分子相對質量增大而增大；

②PbX2的沸點逐漸降低，其中PbF2為離子晶體，PbBr2、PbI2為分子晶體，可知依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化學鍵的離子性減弱、共價性增強，故答案為：減弱；增強；

(4)金屬銅晶胞是面心立方，C60的晶胞結構與金屬銅晶胞相似，C60位于頂點和面心，個數為8×+6×=4，則晶胞的質量為g，其晶胞參數為anm=a×10-7cm，則體積為(a×10-7)3cm3，所以密度為=gcm-3，故答案為：。