Question

【題目】碳纖維強化塑料是一種新型的高強度復(fù)合材料，其強度比鋼鐵材料大而密度比鋁小。據(jù)報道，每架波音767飛機使用了1噸碳纖維材料，而一種新型的波音757飛機使用了9噸以上的碳纖維。制取碳纖維的一種方法是將聚丙烯腈纖維在稀有氣體中進行高溫處理而獲得，這種碳纖維的結(jié)構(gòu)可表示如下：

(1)構(gòu)成這種碳纖維的元素是______，其原子個數(shù)比為_________。

(2)用乙炔和HCN為原料合成這種碳纖維的流程可表示如下：

CH≡CH A B C 碳纖維

用化學(xué)方程式表示以下過程：

①CH≡CH和HCN反應(yīng)_______________________；

②A―→B________________________________。

Answer 1

【答案】(1)C、H、N 3∶1∶1

(2)①CH≡CH＋HCNCH2===CH—CN

②nCH2===CH—CN

【解析】碳纖維材料是一種重要的新型復(fù)合材料，題目已知給出制取這種碳纖維是將聚丙烯腈經(jīng)高溫處理而得，聚丙烯腈的結(jié)構(gòu)為，注意到題給碳纖維的結(jié)構(gòu)，可以將聚丙烯腈結(jié)構(gòu)寫為其中—CN的結(jié)構(gòu)為—C≡N。這種變換寫法是解答本題的關(guān)鍵一步，根據(jù)生產(chǎn)流程所示，聚丙烯腈經(jīng)兩步反應(yīng)獲得碳纖維，第一步高溫處理，應(yīng)是在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上將氰基—C≡N中的三鍵打開重新結(jié)合構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，即生成C，C在催化劑作用下脫氫，在C中環(huán)狀結(jié)構(gòu)的—CH2—與上各脫去一個氫原子而形成CC雙鍵結(jié)構(gòu)，形成碳纖維。顯然，在—CH2—原子團上脫去一個氫原子后，還有一個氫原子，所以可知這種碳纖維由C、H、N三種元素構(gòu)成，考查其中的一個基本結(jié)構(gòu)單元，可看出C、H、N三種原子的個數(shù)比應(yīng)為3∶1∶1。