石墨、富勒烯C60、和金刚石的结构模型如图所示（石墨仅表示出其中的一层结构）：（1）石墨层状结构中，层与层之间作用力为，片层中平均每个六元环含碳原子数为个；在层状结构中

问题描述：

石墨、富勒烯C₆₀、和金刚石的结构模型如图所示（石墨仅表示出其中的一层结构）：


（1）石墨层状结构中，层与层之间作用力为___，片层中平均每个六元环含碳原子数为___个；在层状结构中，平均每个六棱柱含碳原子数___个．正硼酸（H₃BO₃）是一种片层状结构白色晶体，有与石墨相似的层状结构．层内的H₃BO₃分子通过氢键相连（如图）．分子中B原子杂化轨道的类型为___，1mol?H₃BO₃的晶体中有___mol氢键

（2）由金刚石晶胞可知，每个金刚石晶胞占有___个碳原子．碳原子杂化类型为___，在该晶体1mol碳平均可形成___molC-C键，砷化镓是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与金刚石相似，GaAs晶体中，每个As与___个Ga相连，且第一电离能As___Ga（填“>”、“<”或“=”）
（3）C₆₀属于___?（填“原子”或“分子”）晶体．晶体结构中，C₆₀分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键，1mol?C₆₀分子中σ键的数目为___，科学家把C₆₀和M掺杂在一起制造出的化合物具有超导性能，其晶胞如图所示．M位于晶胞的棱和内部，该化合物中的M原子和C₆₀分子的个数比为___．

---

最佳答案：

（1）石墨层状结构中，层与层之间作用力为范德华力，片层中平均每个六元环含碳原子数=

1

3

×6=2；
在层状结构中，平均每个六棱柱含碳原子数=12×

1

6

=2；
根据图知，正硼酸（H3BO3）中每个B原子连接3个O原子且不含孤电子对，据此确定B原子杂化方式为sp2；
1个正硼酸分子能形成3个氢键，则1mol?H3BO3的晶体中氢键物质的量是3mol；
故答案为：范德华力；2；2；sp2；3；
（2）金刚石晶胞中C原子个数=4+8×

1

8

+6×

1

2

=8；每个C原子形成四个共价键，且不含孤电子对，则C原子为sp3杂化；金刚石中每个C原子形成碳碳键个数=4×

1

2

=2；GaAs晶体结构和金刚石相似，所以GaAs中，每个As与4个Ga相连，同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，所以第一电离能As>Ga；
故答案为：8；sp3；2；4；>；
（3）由分子构成的晶体是分子晶体；C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键，每个C原子含有1.5个σ键，1mol?C60分子中σ键的数目为90NA；
该晶胞中M原子个数=8+1+12×

1

4

=12，C60分子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，所以M和C60个数之比=12：4=3：1．
故答案为：分子；90NA；3：1．

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