科普閱讀題

例 閱讀下面科普短文。

碳在地殼中的含量僅占0.027%，但碳家族相當(dāng)龐大，除金剛石、石墨、C60等常見成員以外，碳家族還有碳納米管、石墨烯、全碳氣凝膠，以及我們熟悉的碳的氧化物、碳酸鹽和有機物等。

石墨是制鉛筆芯的原料之一，其微觀結(jié)構(gòu)如圖1。在16世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)后，石墨曾被誤認為是含鉛的物質(zhì)。直到18世紀(jì)，化學(xué)家將石墨與硝酸鉀共熔后產(chǎn)生二氧化碳，才確定了它是含碳的物質(zhì)。

石墨烯是21世紀(jì)最具前景的新型納米材料，它是從石墨中剝離出來的單層原子晶體，其微觀結(jié)構(gòu)如圖2。石墨烯具有強度高、導(dǎo)電性強、韌性好等特點，是構(gòu)成其他新型碳材料的基本組成單元。北京冬奧會禮服內(nèi)膽里添加了柔性石墨烯發(fā)熱材料。加熱狀態(tài)下，柔性石墨烯發(fā)熱材料起效迅速，表面溫度可穩(wěn)定在40 ℃以上。石墨烯也是一種理想的復(fù)合材料增強體，應(yīng)用于紡織行業(yè)的石墨烯復(fù)合纖維，能有效抑制真菌滋生，祛濕透氣，還可防紫外線等。有科學(xué)家提出，給石墨烯“打上”許多特定大小的孔，制成單層納米孔二維薄膜，可進行海水淡化。石墨烯海水淡化膜工作原理如圖3。工業(yè)上可采用甲烷氣體（CH4）在高溫和催化劑的作用下分解制取石墨烯并產(chǎn)生氫氣。

碳氣凝膠是一類具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔碳材料。浙江大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的全碳氣凝膠是將石墨烯和碳納米管（碳元素的一種單質(zhì)）兩種材料加入水中，在低溫下凍干后再除去水分研制的。全碳氣凝膠是目前世界上最輕的材料，其密度為0.16 mg/cm3，一塊體積為100 cm3的全碳氣凝膠的質(zhì)量只有0.016 g。全碳氣凝膠構(gòu)造類似于“碳海綿”，具有良好的導(dǎo)電性，能承受1400 ℃的高溫，具有很強的絕熱性，還可吸收相當(dāng)于自身質(zhì)量900倍的油，在吸收海上漏油、凈水、凈化空氣等領(lǐng)域有著重要作用。

我國科研人員在不同溫度下制備了三種碳氣凝膠樣品，比較其對二氧化碳的選擇性吸附性能。他們在不同壓強下測定了上述樣品對混合氣體中二氧化碳吸附的選擇性值，實驗結(jié)果如圖4。圖中選擇性值越高，表明碳氣凝膠對二氧化碳的選擇性吸附性能越好。利用碳氣凝膠對二氧化碳的吸附性可以進行二氧化碳的分離和捕捉，在工業(yè)廢氣處理、碳捕集和儲存等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

依據(jù)上述材料回答下列問題。

1. 金剛石、石墨、石墨烯屬于 （填“單質(zhì)”或“化合物”）。雖然三者都是由碳元素組成的，但是物理性質(zhì)差別很大，其原因是 。

2. 石墨與硝酸鉀共熔后產(chǎn)生二氧化碳，配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式：5C + 4KNO3 [ 高溫 ] 4K2O + CO2↑+ N2↑。請寫出化學(xué)家判斷石墨含碳的依據(jù) 。

3.通過觀察圖3可知，石墨烯海水淡化膜允許 （填微粒名稱）通過。利用石墨烯淡化海水的優(yōu)點是 （說出一條即可）。

4.工業(yè)上制取12 kg石墨烯，理論上需要分解 kg甲烷。

5.在高溫條件下，石墨完全燃燒的化學(xué)方程式為： 。有些人認為石墨燃燒后其質(zhì)量減小不符合質(zhì)量守恒定律，這種說法正確嗎？請說出你的理由： 。

6.碳氣凝膠選擇性吸附二氧化碳可以解決由于空氣中二氧化碳增多而引起的 。對比圖4中3條曲線，得到的實驗結(jié)論：（1） ；（2） 。

7. 下列說法正確的是 。

A. 石墨烯、碳納米管在氧氣中完全燃燒都會生成二氧化碳氣體

B. 碳氣凝膠有很強的吸附性與它具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)有關(guān)

C. 全碳氣凝膠具有很強的導(dǎo)熱性

D. 因為石墨烯強度高、韌性好，所以可用于制作新能源電池

答案：1.單質(zhì) 碳原子的排列方式不同 2. 5 2 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不發(fā)生改變 3.水分子 節(jié)約能源，操作簡單（合理即可） 4. 16 5. C + O2 [ 高溫 ] CO2 不正確，石墨燃燒后生成二氧化碳氣體，所以石墨的質(zhì)量減少了 6.溫室效應(yīng) （1）當(dāng)壓強相同時，600 ℃制備的碳氣凝膠對CO2的選擇性吸附性能最好 （2）當(dāng)溫度相同時，壓強越大，碳氣凝膠對CO2的選擇性吸附性能越好 7. AB

（作者單位：沈陽市第三十三中學(xué)）