Question

【題目】2000 年，德國Freiburg大學的H.Prinzbach宣稱，他們通過摘除法，已經在氣相質譜儀的氣體中發現了最小的球碳分子（富勒烯）——C20（如圖所示）。然后在電子沖擊質譜儀中觀察到了微量C20+和C202+的存在。 他將C20H20 溶解在液溴里，在燒瓶里加壓長時間回流，最終得到平均組成為 C20HBr13的產物。

（1）C20的空間構型是正_____面體，其中 C－C σ鍵數是____， 鍵角是_______；

（2）C202+中存在的π鍵數是______；

（3）C20H20分子中 C 原子雜化類型是____雜化， H－C－C 鍵角比 C－C－C 鍵角_____（填“大”、“小”或“相等”）， C20H20中 C－C σ鍵長比 C20中______（填“長”、“短” 或“相等”）；

（4）如果我們將C20HBr13看成唯一的有機產物，請配平下列方程式：

C20H20＋Br2 C20HBr13＋________ 。

Answer 1

【答案】 十二 30 108° 9 sp3 大 長 1C20H20＋16Br2 1C20HBr13＋19HBr

【解析】（1）根據結構圖可判斷C20的空間構型是正十二面體，分子中平均每個碳原子形成的棱邊數為3/2，即n（單鍵）+n（雙鍵）=30（棱邊數），根據碳原子的連接方式可得n（雙鍵）=20/2=10，則n（單鍵）=20，所以C－C σ鍵數是10+20＝30，組成正五邊形，所以鍵角是108°；（2）雙鍵中含有1個π鍵，因此根據以上分析可知C202+中存在的π鍵數是9；（3）C20H20分子相當于是C20中的雙鍵被氫氣加成，全部變為單鍵，則C 原子雜化類型是sp3 雜化，H－C－C 鍵角比 C－C－C 鍵角大，C20H20中 C－C σ鍵長比 C20中長；（4）根據原子守恒可知另一種生成物是溴化氫，方程式為C20H20＋Br2 C20HBr13＋19HBr。