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分子是形如球狀多面體（如下圖），該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮：

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

    ②C₆₀分子只含有五邊形和六邊形；

    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跟已在一定條件下，能否發(fā)生反應(yīng)生成C₆₀F₆₀（填可能”或“不可能”）　　    ，并簡述其理由：　　　　　　　　　　　　　　  

    （3）通過計(jì)算，確定C₆₀分子所含單鍵數(shù)為    　　。

    （4）C₇₀分子也已制得，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分子中所含五邊形數(shù)為　　　　 ，六邊數(shù)形數(shù)為 　　　　 。

 

Answer 1

答案：
解析：

（1）金剛石，金剛石屬于原子晶體，而C60不是，所以金剛石熔點(diǎn)較高。     （2）可能，因?yàn)镃60分子中含有30個(gè)C═C雙鍵，與鹵素單質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng)生成C60F60。     （3）C60分子所含單鍵數(shù)為：== 60。     （4）C70分子中含有12個(gè)五邊形，25個(gè)六邊數(shù)形。

提示：

C60分子是形如球狀多面體，關(guān)于它的描述，由于原子數(shù)較多，分子較大，直觀從多面體中找難度較大。若從白磷小分子的結(jié)構(gòu)中找出規(guī)律，推廣到較復(fù)雜的分子，還是很有意義。     磷原子最外層有5個(gè)電子，每個(gè)磷原子用3個(gè)價(jià)電子，以P—P鍵分別與3個(gè)磷原子結(jié)合。白磷的分子中有4個(gè)磷原子，共有12個(gè)價(jià)電子，每兩個(gè)價(jià)電子形成一個(gè)P—P鍵，P—P鍵的總數(shù)為：== 6。另從正四面體的結(jié)構(gòu)上可知，四個(gè)三角形，共有12個(gè)頂點(diǎn)，每三個(gè)頂點(diǎn)組成多面體的一個(gè)頂點(diǎn)，即分子中磷原子的個(gè)數(shù)；共有12條邊，每2條邊組成正四面體的一條棱，即共價(jià)單鍵的鍵數(shù)等于多面體的棱數(shù)（多邊形邊數(shù)總數(shù)的一半），若棱數(shù)小于鍵數(shù)，則形成雙鍵或三鍵；     C60分子有60個(gè)碳原子組成，每個(gè)碳原子有4個(gè)價(jià)電子，總共應(yīng)形成120個(gè)C—C鍵。C60的分子結(jié)構(gòu)的多面體有12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形組成，其棱數(shù)應(yīng)是==120，C60的分子結(jié)構(gòu)應(yīng)包括60個(gè)C—C鍵，30個(gè)C═C雙鍵。多面體的頂點(diǎn)數(shù)是 ==60，即碳原子數(shù)為60。     假設(shè)C70分子結(jié)構(gòu)中含有X個(gè)五邊形、Y個(gè)六邊形。       == 70             解得：  X == 12       ==2             Y == 25     C70中的棱數(shù)為：==105；雙鍵數(shù)為：—105 == 35；單鍵數(shù)為：105 — 35 == 70