Question

【题目】碳纤维强化塑料是一种新型的高强度复合材料，其强度比钢铁材料大而密度比铝小。据报道，每架波音767飞机使用了1吨碳纤维材料，而一种新型的波音757飞机使用了9吨以上的碳纤维。制取碳纤维的一种方法是将聚丙烯腈纤维在稀有气体中进行高温处理而获得，这种碳纤维的结构可表示如下：

(1)构成这种碳纤维的元素是______，其原子个数比为_________。

(2)用乙炔和HCN为原料合成这种碳纤维的流程可表示如下：

CH≡CH A B C 碳纤维

用化学方程式表示以下过程：

①CH≡CH和HCN反应_______________________；

②A―→B________________________________。

Answer 1

【答案】(1)C、H、N 3∶1∶1

(2)①CH≡CH＋HCNCH2===CH—CN

②nCH2===CH—CN

【解析】碳纤维材料是一种重要的新型复合材料，题目已知给出制取这种碳纤维是将聚丙烯腈经高温处理而得，聚丙烯腈的结构为，注意到题给碳纤维的结构，可以将聚丙烯腈结构写为其中—CN的结构为—C≡N。这种变换写法是解答本题的关键一步，根据生产流程所示，聚丙烯腈经两步反应获得碳纤维，第一步高温处理，应是在上述结构的基础上将氰基—C≡N中的三键打开重新结合构成环状结构，即生成C，C在催化剂作用下脱氢，在C中环状结构的—CH2—与上各脱去一个氢原子而形成CC双键结构，形成碳纤维。显然，在—CH2—原子团上脱去一个氢原子后，还有一个氢原子，所以可知这种碳纤维由C、H、N三种元素构成，考查其中的一个基本结构单元，可看出C、H、N三种原子的个数比应为3∶1∶1。