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1996年授予对发现C60有重大贡献的三位科学家诺贝尔化学奖.C60分子是形如球状的多面体(如下图),该结构的建立基于以下考虑:

    ①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;

    ②C60分子只含有五边形和六边形;

    ③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:

    顶点数×面数一棱边数=2

    据上所述,可推知C60分子有12个五边形和20个六边形,C60分子所含的双键数为30.

    请回答下列问题:

    (1)固体C60与金刚石相比较,熔点较高者应是________,理由是_________________.

    (2)试估计C60跟F2在一定条件下,能否发生反应生成C60F60(填“可能”或“不可能”)________,并简述其理由

_____________________________________________________

_____________________________________________________

_____________________________________________________

    (3)通过计算,确定C60分子所含单键数.

    C60分子所含单键数为________.

    (4)C70分子也已制得,它的分子结构模型可以与C60同样考虑而推知.通过计算确定C70分子中五边形和六边形的数目.

    C70分子中所含五边形数为________,六边形数为__________.

 

答案:
解析:

(1)金刚石是原子晶体,而固体C60不是,所以前者熔点较高

    (2)可能  因为C60分子中含30个双键,它与极活泼的F2发生加成反应,可能生成C60F60

    (3)依题意,C60.分子形成的化学键数=棱边数=(3×60)×0.5=90,或由欧拉定理:顶点数(即碳原子数)+面数-2=棱边数(键数),面数是已知的12+20,也可求得总键数=90,单键数=90-30=60

(4)设C70分子中五边形为f个,六边形为h个,可得方程组 

  (键数即棱边数)

   (欧拉定理)

                    解得

 


提示:

    题目中已经7次提到C60是分子.因此它的固态只能成为分子晶体,分子间仅有范氏引力,是很弱的.而金刚石则是原子晶体,其固体是原子以共价键相联结的一个巨大分子.因此,要破坏这个晶体就要破坏共价键,需要外加较大能量,表现出熔点高的特性.

    题目中已经给出,C60分子中有30个双键.而每个碳原子都跟其他3个碳原子相连,共有60×3×0.5=90个化学键,90-30=60,所以单键应该是60个.

    既然分子中有30个双键,而烯键加溴是考生所熟知的反应,F2还比Br2更为活泼,因此可以加60个氟,也是可以推理肯定的.

    观察C60模型和考虑欧拉定理:

    碳原子数=顶点数=60,五边形、六边形总数=面数

    价键数=棱边数=60×3×0.5=90

    很快可以验证得到面数=32和题目所给五边形12个、六边形20个相符合.因此,用同样思路计算C70.

    C70中,顶点数=碳原子数=70,面数=f个五边形+h个六边形,棱边数=顶点数×3÷2=105,代入欧拉公式得:f+h=37.如何分配这37个面,可进一步考虑五边形六边形的所有的边数应该是棱边数的两倍即:5f+6h=3×70跟上式联立,即得f=12,h=25.

 


练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:

1996年诺贝化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家.C6O分子是形如球状的多面体(如图),该结构的建立基于以下考虑:
①C6O分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;
②C6O分子只含有五边形和六边形;
③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:顶点数+面数-棱边数=2
据上所述,可推知C6O分子有12个五边形和20个六边形,C6O分子所含的双键数为30.
请回答下列问题:
(1)固体C6O与金刚石相比较,熔点较高者应是
金刚石
金刚石
,理由是:
金刚石属原子晶体,而固体C60不是,故金刚石熔点较高
金刚石属原子晶体,而固体C60不是,故金刚石熔点较高
.
(2)试估计C6O跟F2在一定条件下,能否发生反应生成C6OF6O(填“可能”或“不可能”)
可能
可能
,并简述其理由:
因C60分子含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60
因C60分子含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60
.
(3)通过计算,确定C6O分子所含单键数.C6O分子所含单键数为
60
60
.
(4)C7O分子也已制得,它的分子结构模型可以与C6O同样考虑而推知.通过计算确定C7O分子中五边形和六边形的数目:C7O分子中所含五边形数为
12
12
,六边形数为
25
25
.

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科目:高中化学 来源:物理教研室 题型:038

1996年授予对发现C60有重大贡献的三位科学家诺贝尔化学奖.C60分子是形如球状的多面体(如下图),该结构的建立基于以下考虑:

    ①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;

    ②C60分子只含有五边形和六边形;

    ③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:

    顶点数×面数一棱边数=2

    据上所述,可推知C60分子有12个五边形和20个六边形,C60分子所含的双键数为30.

    请回答下列问题:

    (1)固体C60与金刚石相比较,熔点较高者应是________,理由是_________________.

    (2)试估计C60跟F2在一定条件下,能否发生反应生成C60F60(填“可能”或“不可能”)________,并简述其理由

_____________________________________________________

_____________________________________________________

_____________________________________________________

    (3)通过计算,确定C60分子所含单键数.

    C60分子所含单键数为________.

    (4)C70分子也已制得,它的分子结构模型可以与C60同样考虑而推知.通过计算确定C70分子中五边形和六边形的数目.

    C70分子中所含五边形数为________,六边形数为__________.

 

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科目:高中化学 来源: 题型:

1996年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如球状的多面体(如图),该结构的建立基于以下考虑:

C60的结构

①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;

②C60分子只含有五边形和六边形;

③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系遵循欧拉定理:

顶点数+面数-棱边数=2。

据上所述,可推知C60分子有12个五边形和20个六边形,C60分子所含的双键数为30。

请回答下列问题:

(1)固体C60与金刚石相比较,熔点较高者应是_________,理由是:_____________________________________________________________________。

(2)试估计C60跟F2在一定条件下能否发生反应生成C60F60(填“可能”或“不可能”)_______________________,理由:__________________________________。

(3)通过计算,确定C60分子所含单键数为 _________________。

(4)C70分子也已制得,它的分子结构模型可以与C60同样考虑而推知。通过计算确定C70分子中五边形和六边形的数目。C70分子中所含五边形数为___________,六边形数为__________。

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科目:高中化学 来源: 题型:

1996年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如球状的多面体,如右图,该结构的建立基于以下考虑:C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;C60分子只含有五边形和六边形;碳与碳之间既有单键又有双键,每个碳原子仍然满足四个价键饱和;多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:顶点数+面数-棱边数=2。

请完成下列问题:

(1)一个C60分子中有多少个五边形和多少个六边形?

(2)一个C60分子中有多少个C=C?

(3)已知C70分子的结构模型也遵循C60的那些规律,请确定C70分子结构中上述几项参数。

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