Question

【題目】我國著名化學家徐光憲院士說：“化學是不斷發明和制造對人類更有用的新物質的科學”。在分子一原子層面上改變原子的排列方式就可以創造新物質。石墨在超高壓和高溫的條件下某些碳原子（方框中的碳原子a）受到擠壓，凸出到層間的空間中，與上一層正六邊形的碳原子形成正四面體的排列形式，就得到金剛石（方框中的碳原子a對應的石墨中的碳原子a）。

1985年，英國化學家克羅托發現C60，提出C60是由12個正五邊形和20個正六邊形構成封閉的完美對稱的籠狀分子，由于C60分子的形狀和結構酷似英國式足球，所以又被形象地稱為“足球烯”。C60在常溫下是紫紅色晶體，具有金屬光澤。

1991年，日本科學家發現了碳納米管，它是碳原子以正六邊形排列而成的管狀結構，直徑一般為幾納米到幾十納米。碳納米管的管狀結構決定了它的彈性和彎曲性都比較優異，可制作金屬催化劑載體，作為貯氫。材料制作燃料電池等，碳納米管還可用于納米機器人、計算機芯片等前沿領域。

2004年，英國科學家成功制得石墨烯，這種碳單質的碳原子是以正六邊形緊密排列的單層結構。石墨烯具有很多優異性能：表面積大、透光率高、導電性強、機械性能優異等，使石墨烯在透明電極、太陽能電池、傳感器、手機屏幕、電腦觸摸屏等方面有著良好的應用前景。科學家在一定條件下可以選取石墨烯片段包裹成足球烯，也可以將片段卷起來得到碳納米管。

依據文章內容，回答下列問題。

（1）短文中涉及到的碳單質共有_____種。

（2）文中提到“在超高溫和高壓的條件下，石墨可以轉變為金剛石”，這一變化是_____變化。

（3）C60在常溫下是_____色晶體，猜想C60的一種化學性質可能是_____（用化學方程式表示），它與金剛石性質上存在明顯差異，可能的原因是_____。

（4）碳納米管機械加工：性能優異，彈性較好，易于彎曲，這些性質都源于它是_____結構。

（5）石墨烯具有較高的導電性和透光性，可以用來制作_____。

（6）結合本文，你認為從微觀角度創造新物質的可能途徑有_____。

Answer 1

【答案】5 化學變化 紫紅色 C60+60O260CO2或C60+120CuO120Cu+60CO2↑ 碳原子的排列方式不同 管狀 透明電極、手機屏幕、電腦觸摸屏（任答其一） 在分子、原子層面上改變原子的排列方式

【解析】

（1）短文中涉及到的碳單質有石墨、金剛石、C60、碳納米管、石墨烯。共5種。

（2）“在超高溫和高壓的條件下，石墨可以轉變為金剛石”，有新物質生成，屬于化學變化；

（3）C60在常溫下是紫紅色晶體，具有金屬光澤；

C60是碳的一種單質，可能具有可燃性，燃燒的產物是二氧化碳，可能具有還原性，與氧化銅在高溫下反應生成銅和二氧化碳，反應方程式為：C60+60O260CO2；C60+120CuO120Cu+60CO2↑；

C60與金剛石性質上存在明顯差異，可能的原因是：碳原子的排列方式不同；

（4）碳納米管是碳原子以正六邊形排列而成的管狀結構，直徑一般為幾納米到幾十納米。碳納米管的管狀結構決定了它的彈性和彎曲性都比較優異；

（5）石墨烯具有很多優異性能：表面積大、透光率高、導電性強、機械性能優異等，使石墨烯在透明電極、太陽能電池、傳感器、手機屏幕、電腦觸摸屏等方面有著良好的應用前景。

（6）結合本文，碳的五種單質本質區別是碳原子排列方式不同，從微觀角度創造新物質的可能途徑是：在分子、原子層面上改變原子的排列方式。