Question

1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予對(duì)發(fā)現(xiàn)C₆₀有重大貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。C₆₀分子是形如球狀的多面體(如圖)，該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮：

 

 

 

 

 (1) C₆₀分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子形成化學(xué)鍵；

 (2) C₆₀分子只含有五邊形；

 (3) 多面體的頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系，遵循歐拉定理：

            頂點(diǎn)數(shù)＋面數(shù)－棱邊數(shù) ＝ 2

據(jù)上所述，可推知C₆₀分子有12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形，C₆₀分子所含的雙鍵數(shù)為30。

請(qǐng)回答下列問題：

(1) 固體C₆₀與金剛石相比較，熔點(diǎn)較高者應(yīng)是 _________，  理由是：_____________。

(2) 試估計(jì)C₆₀跟F₂在一定條件下，能否發(fā)生反應(yīng)生成C₆₀F₆₀(填“可能”或“不可能”)___________，并簡(jiǎn)述其理由：__________________________________________。

(3) 通過計(jì)算，確定C₆₀分子所含單鍵數(shù)。

(4) C₇₀分子也制得，它的分子結(jié)構(gòu)模型可以與C₆₀同樣考慮而推知。通過計(jì)算確定C₇₀分子中五邊形和六邊形的數(shù)目。

Answer 1

(1) 金剛石    金剛石屬原子晶體，而固體C₆₀不是，故金剛石熔點(diǎn)較高。(答出“金剛石屬原子晶體”即給分)    (2) 可能    因C₆₀分子含30個(gè)雙鍵，與極活潑的F₂發(fā)生加成反應(yīng)即可生成C₆₀F₆₀ (只要指出“C₆₀含30個(gè)雙鍵”即給分，但答“因C₆₀含有雙鍵”不給分)    (3) 通過計(jì)算，確定C₆₀分子所含單質(zhì)數(shù)。依題意，C₆₀分子形成的化學(xué)鍵為：＝90，也可以由歐拉定律計(jì)算鍵數(shù)(即棱邊數(shù))：60＋(12＋20)－2 ＝ 90，C₆₀分子所含單鍵數(shù)為：C₆₀分子中單鍵為：90－30＝60。(答“2×30(雙鍵數(shù))＝60”即給2分)    (4) 設(shè)C₇₀分子中五邊形數(shù)為x，六邊形為y。依題意可得方程組：

                 （鍵數(shù)，即棱邊數(shù)）

      70＋(x＋y)－           (歐拉定理)

    C分子中所含五邊形數(shù)為解得：五邊形數(shù)x＝12，六邊形數(shù)為六邊形數(shù)y＝25。