Question

（10分）该题分I、II两小题。

I．金刚石和石墨是碳元素的两种常见单质，下列叙述中正确的有

a．金刚石中碳原子的杂化类型为sp³杂化，石墨中碳原子的杂化类型为sp²杂化

b．晶体中共价键的键长：金刚石中C—C<石墨中C—C

c．晶体的熔点：金刚石<石墨

d．晶体中共价键的键角：金刚石>石墨

II．高温超导材料富勒烯化合物是当前研究的热点物质。

（1）科学家把C₆₀和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如下图所示。该富勒烯化合物中的化学式为                      。

（2）金属钾采用的是下列   （填字母代号）堆积方式，每个钾原子的配位数是    。

（3）金刚石中的C－C的键长为154 pm，C₆₀中C－C键长为140_~145 pm。有同学据此推断C₆₀的熔点高于金刚石，你认为             （填“是”或“否”）正确，并阐述理由：         。

Answer

（10分）

I．a c（2分）（只答一个且正确给1分，出现错选或多选不给分）

II．（1）K3C60 （2分） （2）A（2分） 8 （1分）

（3）否（1分），因为金刚石是原子晶体，熔化时克服的是共价键；而C60是分子晶体，熔化时克服的是分子间的作用力。（2分）（两点均答出给2分，答出一点只给1分）

【解析】

试题分析：I、a．金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体，碳原子的杂化类型为sp3杂化；石墨中的碳原子与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成平面正六边形结构，碳原子的杂化类型为sp2杂化，正确；b．金刚石中的共价键都是单键，而石墨中除单键外还存在大π键，所以形成的共价键更短，更牢固，即石墨的共价键键长比金刚石的键长短，错误；c．石墨的共价键键长比金刚石的键长短，作用力更大，破坏化学键需要更大能量，所以晶体的熔点金刚石＜石墨，正确；d．金刚石中C原子形成正四面体结构，键角为109°28′，石墨中的碳原子形成正六边形，键角为120°，晶体中共价键的键角：金刚石<石墨，错误；选ac；

II、（1）C60位于晶胞的顶点和体内，所以晶胞中C60的个数是8×1/8+1=2，2个K原子一起分别位于晶胞的面心，所以K原子个数是6×1/2×2=6，所以该富勒烯化合物中的化学式为K3C60；

（2）K采取体心立方堆积，A为体心立方堆积，B为简单立方堆积，C是面心立方最密堆积，D是六方最密堆积，所以选择A；每个K原子与之紧邻且距离相等的K原子有8个，所以K原子的配位数是8；

（3）这种结论是不正确的；C60是分子晶体，熔化时不会破坏共价键，破坏范德华力，而金刚石是原子晶体，熔化时破坏共价键，共价键是比范德华力强得多的一种作用力，所以金刚石的熔点高。

考点：考查晶体的结构性质、晶胞计算