Question

【題目】碳纖維強化塑料是一種新型的高強度復合材料，其強度比鋼鐵材料大而密度比鋁小。據報道，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，這種碳纖維的結構可表示如下：

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

(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

用化學方程式表示以下過程：

①CH≡CH和HCN反應_______________________；

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合材料，題目已知給出制取這種碳纖維是將聚丙烯腈經高溫處理而得，聚丙烯腈的結構為，注意到題給碳纖維的結構，可以將聚丙烯腈結構寫為其中—CN的結構為—C≡N。這種變換寫法是解答本題的關鍵一步，根據生產流程所示，聚丙烯腈經兩步反應獲得碳纖維，第一步高溫處理，應是在上述結構的基礎上將氰基—C≡N中的三鍵打開重新結合構成環(huán)狀結構，即生成C，C在催化劑作用下脫氫，在C中環(huán)狀結構的—CH2—與上各脫去一個氫原子而形成CC雙鍵結構，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三種元素構成，考查其中的一個基本結構單元，可看出C、H、N三種原子的個數比應為3∶1∶1。