晶體年級(jí)高二

1、晶體年級(jí)：高二 科目：化學(xué) 時(shí)間：9/19/2006 12:12:17 新4644334如何計(jì)算晶體的棱數(shù),頂點(diǎn)數(shù),面數(shù)等等?解析：你的這個(gè)問(wèn)題較籠統(tǒng)，建議你結(jié)合具體問(wèn)題進(jìn)行提問(wèn)，以便給你進(jìn)行有針對(duì)性的解釋。你如果其它有疑難問(wèn)題，歡迎你提出。下面的一道例題供你參考。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（圖2-2-1），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；C60分子只含有五邊形和六邊形；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：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，C

2、60分子所含的雙鍵數(shù)為30。請(qǐng)回答下列問(wèn)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(guò)計(jì)算，確定C60分子所含單鍵數(shù)。C60分子所含單鍵數(shù)為_(kāi)。（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(guò)計(jì)算確定C70分子中五邊形和六邊形的數(shù)目。C70分子中所含五邊形數(shù)為_(kāi)，六邊形數(shù)為_(kāi)。【錯(cuò)解】  第（1）問(wèn)：低，C60。金剛石鍵能小，C60含多個(gè)不飽和鍵，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。金剛石中只有單鍵，而C60中還含雙鍵，雙鍵鍵能比兩個(gè)單鍵低

3、，金剛石熔點(diǎn)高。金剛石中每個(gè)碳與其余4個(gè)碳原子相連，C60中只是3個(gè)，破壞金剛石的能量要高。金剛石全部按六邊形結(jié)合，比C60穩(wěn)定，金剛石只含單鍵，C60有雙鍵。因C60中雙鍵數(shù)大于金剛石，分子間鍵能大，熔點(diǎn)較高。金剛石4個(gè)碳原子呈正四面體排列，或金剛石是正方形網(wǎng)狀，每個(gè)碳原子都與4個(gè)碳原子相連，鍵能大。第（2）問(wèn)：不能。因?yàn)镃60含有雙鍵。不可能，F(xiàn)2不可能將每個(gè)碳鍵上的氫全部取代，只有一小部分活潑氫可以反應(yīng)。不可能，C60只含有30個(gè)雙鍵，加成時(shí)只能有30個(gè)F原子參加反應(yīng)。不可能，負(fù)一價(jià)的F極為穩(wěn)定，不能形成雙鍵。12×520×6-30=150。x=90，因?yàn)殡p鍵為30個(gè)

4、，所以單鍵數(shù)=90-30×2=30。全是單鍵，60×4=240，因?yàn)橛?0個(gè)雙鍵，所以單鍵=240-30×2=180。面數(shù)=12+30=36，60+36-棱邊數(shù)=2，棱邊數(shù)=單鍵數(shù)=96-2=94。第（4）問(wèn)：面數(shù)=70+35-70-2=33（個(gè)）。5x+6y=3×70【評(píng)析】  閱讀新信息，知道C60分子是形如球狀的多面體，固體C60不是原子間體。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。C60分子只含有五邊形和六邊形。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。C60分子有12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊

5、形。C60分子所含雙鍵數(shù)為30。根據(jù)信息可以回答第（1）問(wèn)。根據(jù)信息可以回答第（2）問(wèn)。根據(jù)信息、可以回答第（3）問(wèn)。根據(jù)信息、可以回答第（4）問(wèn)。第（1）問(wèn)：出現(xiàn)誤區(qū)，是由于慌忙中把C60熔點(diǎn)比金剛石熔點(diǎn)低，答成了“低”，造成了答非所問(wèn)的錯(cuò)誤。由此可見(jiàn)，在考場(chǎng)上保持良好的心態(tài)是十分重要的，希望今后的考生要努力走出這類誤區(qū)。出現(xiàn)誤區(qū)，是由于判斷錯(cuò)誤所致。出現(xiàn)誤區(qū)，均由于不知道不同類物質(zhì)的熔點(diǎn)的高低是由晶體類型決定的，不清楚金剛石是原子晶體，而固體C60不是原子晶體，僅比較單雙鍵鍵能大小是不正確的，才導(dǎo)致了失誤。出現(xiàn)誤區(qū)，是由于對(duì)金剛石是原子晶體，它是正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，既不是平面網(wǎng)狀，也不同

6、于甲烷分子的正四面體構(gòu)型不清楚，導(dǎo)致失誤。第（2）問(wèn)：出現(xiàn)誤區(qū)，是由于判斷錯(cuò)誤所致。出現(xiàn)誤區(qū)，是由于未指明雙鍵個(gè)數(shù)，回答中不能充分運(yùn)用題示新信息“C60分子所含的雙鍵數(shù)為30”，反映出有些同學(xué)的自學(xué)能力差，或思維的嚴(yán)密性差，導(dǎo)致了失誤。出現(xiàn)誤區(qū)，是由于把加成反應(yīng)答成了取代反應(yīng)所致。出現(xiàn)誤區(qū)，是由于混淆了加成反應(yīng)與取代反應(yīng)所致。出現(xiàn)誤區(qū)，是由于抓不住答題要點(diǎn)，答非所問(wèn)所致。第（3）問(wèn)：出現(xiàn)誤區(qū)，是由于雙鍵數(shù)求錯(cuò)，不清楚題目中“C60分子所含的雙鍵數(shù)為30”的含義，導(dǎo)致失誤。出現(xiàn)誤區(qū)，是由于總鍵失誤。出現(xiàn)誤區(qū)，是由于雙鍵數(shù)應(yīng)為30，不應(yīng)是30×2=60，導(dǎo)致失誤。出現(xiàn)誤區(qū)，是由于把單鍵數(shù)

7、與價(jià)電子數(shù)混為一談導(dǎo)致失誤。應(yīng)該是60個(gè)碳原子，共有60×4=240個(gè)價(jià)電子，每4個(gè)價(jià)電子形成一個(gè)雙鍵，耗用掉30×4=120個(gè)價(jià)電子，每2個(gè)價(jià)電子形成一個(gè)單鍵，所以單現(xiàn)1220=36這一加法運(yùn)算的錯(cuò)誤，導(dǎo)致后面的推導(dǎo)連續(xù)失誤。應(yīng)該是面數(shù)=12+20=32，60+32-棱數(shù)=2，棱邊數(shù)=總鍵數(shù)=92-2=90，單鍵數(shù)=90-30=60。第（4）問(wèn)：出現(xiàn)誤區(qū)，是由于不慎將“”、“-”號(hào)寫錯(cuò)，導(dǎo)致失誤。應(yīng)該是面數(shù)=2+棱邊數(shù)-頂點(diǎn)數(shù)=2+70+35-70=37。出現(xiàn)誤區(qū)，是由于只找到了這一個(gè)二元一次方程，還缺少一個(gè)方程：70（xy）【正確答案】  （1）金剛石金剛石屬

8、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）也可由歐拉定理計(jì)算鍵數(shù)（即棱邊數(shù)）：60（1220）-2=90C60分子中單鍵為：90-30=60（答“2×30（雙鍵數(shù)）=60”即給分）（4）設(shè)C70分子中五邊形數(shù)為x，六邊形數(shù)為y。依題意可得方程組：解得：五邊形數(shù)x=12，六邊形數(shù)y=25附：第（3）問(wèn)的其他解法，供大家參考。解法一：以價(jià)電子數(shù)為突破口，分析推算。分析：碳是A族元素，每個(gè)碳原子有4個(gè)

9、價(jià)電子，所以C60分子中共有價(jià)電子總數(shù)為240，當(dāng)碳碳原子間每形成一個(gè)雙鍵，必然用去4個(gè)價(jià)電子，即CC。據(jù)題示信息“C60分子所含的雙鍵數(shù)為30”，則共用去價(jià)電子數(shù)為4×30120，剩余的價(jià)電子數(shù)是240-120=120。又由于碳碳原子之間每形成一個(gè)單鍵，必然用去2個(gè)價(jià)電子，即CC。故C60分子中的單鍵數(shù)為120÷2=60。解法二：以化學(xué)鍵的成鍵規(guī)律為突破口，分析推算。分析：根據(jù)題示信息“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”，可知每個(gè)碳原子與相鄰碳原子間有1個(gè)雙鍵，必然有2因此單鍵數(shù)為30×260。解法三：以歐拉定理為突破口。分析推算。分析：由題

10、示信息歐拉定理可知，C60球形多面體的棱邊數(shù)就是C60分子中的化學(xué)鍵數(shù)。因此可先求出C60球形多面體的總棱數(shù)（即單鍵數(shù)與雙鍵數(shù)之和），再減去雙鍵數(shù)，即可求出C60分子中含的單鍵數(shù)。已知C60分子中含12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形，又知每條棱被2個(gè)=90。單鍵數(shù)為90-30=60。附：第（4）問(wèn)的其他解法，供大家參考。解法一：以梭邊數(shù)為突破口，列一元一次方程求解。分析：根據(jù)題示信息“C70分子也已制得，它的分子結(jié)構(gòu)模型可與C60同樣考慮”，可知C70分子中的每個(gè)碳原子也是與相鄰的3個(gè)碳原子形成化學(xué)鍵，這樣每個(gè)碳原子與其他碳原子之間有3條棱，而多面體的每條棱都是為2個(gè)碳原子共有，因此C70球形多面體的

11、總棱數(shù)為：70×3÷2=105。再根據(jù)歐拉定理：面數(shù)=2-頂點(diǎn)數(shù)+棱邊數(shù)=2-70+105=37設(shè)C70分子中五邊形數(shù)為x，則六邊形數(shù)為（37-x），可列式：解之，得x=12，六邊形數(shù)為37-12=25。解法二：以頂點(diǎn)數(shù)為突破口，列二元一次方程組求解。分析：設(shè)五邊形數(shù)為x，六邊形數(shù)為y，根據(jù)題示信息歐拉定理可知：則                      

12、              x+y=37（面數(shù)）                         再根據(jù)題示信息，從化學(xué)角度分析，C70分子中每個(gè)碳原子與其他3個(gè)碳原子成鍵；從數(shù)學(xué)角度分析，C70分子中每3條校共用一個(gè)頂點(diǎn)。因此可根據(jù)頂點(diǎn)數(shù)列式：二元一次方程組為：解之，得x=12，y=25。解法三：以C60分子成鍵規(guī)律為突破