Question

【題目】碳纖維強(qiáng)化塑料是一種新型的高強(qiáng)度復(fù)合材料，其強(qiáng)度比鋼鐵材料大而密度比鋁小。據(jù)報道，每架波音767飛機(jī)使用了1噸碳纖維材料，而一種新型的波音757飛機(jī)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(jìn)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(tuán)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。