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化學與社會發展
材料一：京滬高鐵全線鋪軌貫通，京滬高鐵最高時速從350公里提高至380公里．開通運行后，北京至上海高速列車全程運行時間最快只需4小時，比目前京滬間特快列車縮短10小時左右．
（1）施工建設中，常用點燃鋁和氧化鐵（Fe₂O₃）的混合物，反應時放出大量的熱進行焊接鐵軌中的縫隙，并生成氧化鋁和熔融狀態下的鐵．反應的化學方程式為，反應過程能轉化為熱能．
（2）鐵路建設中使用大量材料：①鋪路基的石子；②墊在石子上的鋼筋水泥柱；③鋼軌等，其中水泥柱屬于
A．金屬材料       B．無機非金屬材料        C．合成材料       D．復合材料
材料二：海姆和諾沃肖洛夫在2004年最先制成石墨烯材料，這是目前世界上最薄的材料，
僅有一個原子厚，厚度僅為頭發的20萬分之一，石墨烯是一種從石墨材料中剝離出的單層 碳原子面材料，是碳的二維蜂窩狀晶格結構，屬于一種碳質新材料，于是石墨烯迅速成為物理學和材料學的熱門話題．石墨烯是目前已知導電性能最出色的材料，作為半導體材料硅的替代品，將用來生產未來的超級量子計算機，將引發微電子工業革命．
（1）2010年諾貝爾物理獎授予發現石墨烯的開創性研究者，金剛石．石墨．C60和石墨烯的結構示意圖分別如下圖所示，下列說法正確的是

A．這四種物質都很軟，可作潤滑劑
B．這四種物質碳原子的排列方式相同
C．這四種物質完全燃燒后的產物都是CO₂
D．這四種物質的結構中都是每個碳原子連接3個碳原子
（2）石墨烯是首個發現的二維空間材料，從石墨材料中剝離制得．金剛石．石墨和C₆₀都是由碳元素組成的碳單質，下列關于三種碳單質的敘述不正確的是
A．三種碳單質都是黑色固體
B．三種碳單質分別在氧氣中充分燃燒時都生成二氧化碳
C．它們的碳原子排列方式不相同
D．將石墨剝離制成石墨烯發生了物理變化
（3）美國哥倫比亞大學兩位華裔科學家發現：石墨烯是目前世界上已知的強度最高的材料，比鉆石還堅硬，碳單質具有不同物理性質的原因是，石墨烯是目前世界上最薄的單層碳原子面材料，可運用于哪些科學領域（至少兩點）．
材料三：英國兩位科學家因研究石墨烯榮獲2010年諾貝爾物理獎，石墨烯是目前已知導電性能最出色和厚度最薄的碳質新材料．
（1）碳原子的結構示意為，則碳原子的核電荷數為．
（2）碳的單質分別有金剛石、石墨和C₆₀等，其中由分子構成的是．
（3）上海世博會的主題是“城市，讓生活更美好”，將低碳城市的理念貫穿在世博園的建設中，完成零碳的中國實踐，這里的“碳”指的是
A．碳元素         B．碳單質          C．碳的氧化物           D．碳酸鹽．