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18.(4分)阅读科普短文,回答下列问题。
世界上最轻的固体材料——全碳气凝胶
浙江大学的团队研制出了一种迄今世界上最轻的固态材料“全碳气凝胶”,又称“碳海绵”,密度仅$0.16\ \mathrm{mg/cm}^3$,是空气密度的六分之一。全碳气凝胶是将含有石墨烯(图甲)和碳纳米管(图乙)两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干,去除水分、保留骨架后的产物,呈固态,内含众多孔隙,充斥着空气,因而密度极小,将一个马克杯大小的全碳气凝胶放在一个麦穗上,麦穗的麦芒几乎没有变形(如图丙)。虽然看上去“脆弱不堪”,其柔韧性却十分出色,在数千次被压缩至原体积的20%之后仍能迅速复原。全碳气凝胶热传导性差,最高能承受$1400\ °\mathrm{C}$的高温。此外,全碳气凝胶具有超强吸油能力,其他吸油产品一般只能吸收自身质量10倍左右的有机溶剂,而全碳气凝胶的吸收量可高达自身质量的900倍,它在海上漏油、净水甚至净化空气等环境治理、储能保温、催化载体和吸音等方面是很理想的材料。
(1)金刚石、石墨烯、碳纳米管、全碳气凝胶都是由碳元素组成的,但它们的物理性质差异较大。从微观角度分析,其原因是。
(2)全碳气凝胶之所以密度极小,具有超强的吸油和吸音能力,是因为它有的结构特点。
(3)图丁是全碳气凝胶和细菌纤维素循环吸油能力的对比,由此可知可以多次重复使用。
(4)下面关于全碳气凝胶的说法正确的是(填字母)。
A.全碳气凝胶具有很强的导热性
B.全碳气凝胶是一种新型的化合物
C.全碳气凝胶在氧气中燃烧只会生成二氧化碳
D.全碳气凝胶被压缩后能迅速复原,说明其具有高弹性
世界上最轻的固体材料——全碳气凝胶
浙江大学的团队研制出了一种迄今世界上最轻的固态材料“全碳气凝胶”,又称“碳海绵”,密度仅$0.16\ \mathrm{mg/cm}^3$,是空气密度的六分之一。全碳气凝胶是将含有石墨烯(图甲)和碳纳米管(图乙)两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干,去除水分、保留骨架后的产物,呈固态,内含众多孔隙,充斥着空气,因而密度极小,将一个马克杯大小的全碳气凝胶放在一个麦穗上,麦穗的麦芒几乎没有变形(如图丙)。虽然看上去“脆弱不堪”,其柔韧性却十分出色,在数千次被压缩至原体积的20%之后仍能迅速复原。全碳气凝胶热传导性差,最高能承受$1400\ °\mathrm{C}$的高温。此外,全碳气凝胶具有超强吸油能力,其他吸油产品一般只能吸收自身质量10倍左右的有机溶剂,而全碳气凝胶的吸收量可高达自身质量的900倍,它在海上漏油、净水甚至净化空气等环境治理、储能保温、催化载体和吸音等方面是很理想的材料。
(1)金刚石、石墨烯、碳纳米管、全碳气凝胶都是由碳元素组成的,但它们的物理性质差异较大。从微观角度分析,其原因是。
(2)全碳气凝胶之所以密度极小,具有超强的吸油和吸音能力,是因为它有的结构特点。
(3)图丁是全碳气凝胶和细菌纤维素循环吸油能力的对比,由此可知可以多次重复使用。
(4)下面关于全碳气凝胶的说法正确的是(填字母)。
A.全碳气凝胶具有很强的导热性
B.全碳气凝胶是一种新型的化合物
C.全碳气凝胶在氧气中燃烧只会生成二氧化碳
D.全碳气凝胶被压缩后能迅速复原,说明其具有高弹性
答案
解：
(1) 碳原子的排列方式不同
(2) 疏松多孔（或内部有众多孔隙）
(3) 全碳气凝胶
(4) D
(1) 碳原子的排列方式不同
(2) 疏松多孔（或内部有众多孔隙）
(3) 全碳气凝胶
(4) D
解析
【分析】
本题是结合科普材料的碳相关知识题，需从材料中提取关键信息，结合碳单质的结构与性质的知识点逐一分析各小问：
1. 第(1)问：金刚石、石墨烯等均为碳单质，物理性质差异源于微观结构中碳原子的排列方式不同，这是碳单质性质差异的根本原因。
2. 第(2)问：根据材料中“全碳气凝胶内含众多孔隙”，可知其疏松多孔的结构是密度小、吸油和吸音能力强的原因。
3. 第(3)问：观察图丁的曲线，全碳气凝胶的吸油能力随循环使用次数增加下降幅度远小于细菌纤维素，说明全碳气凝胶可多次重复使用。
4. 第(4)问：逐一分析选项，结合材料和碳的性质判断正误：A选项与材料中“热传导性差”矛盾；B选项，全碳气凝胶只含碳元素，属于单质不是化合物；C选项，碳在氧气中燃烧，完全燃烧生成CO₂，不完全可能有CO，并非只会生成CO₂；D选项，材料提到“压缩至原体积的20%之后仍能迅速复原”，说明弹性好，故D正确。
【解析】
(1) 金刚石、石墨烯、碳纳米管、全碳气凝胶都由碳元素组成，属于碳单质，它们物理性质差异大，微观原因是碳原子的排列方式不同。
(2) 由材料可知，全碳气凝胶内含众多孔隙，这种疏松多孔的结构使其密度极小，同时具备超强吸油和吸音能力。
(3) 分析图丁的吸油能力对比曲线，全碳气凝胶的吸油能力随循环使用次数增加变化小，因此全碳气凝胶可以多次重复使用。
(4) 选项A：材料说明全碳气凝胶“热传导性差”，A错误；选项B：全碳气凝胶仅含碳元素，属于单质，不是化合物，B错误；选项C：碳在氧气中完全燃烧生成CO₂，不完全燃烧生成CO，并非只会生成CO₂，C错误；选项D：全碳气凝胶被压缩后能迅速复原，说明其具有高弹性，D正确。
【答案】
(1) 碳原子的排列方式不同
(2) 疏松多孔（或内部有众多孔隙）
(3) 全碳气凝胶
(4) D
【知识点】
碳单质的结构与性质、物质结构与性质的关系、图像信息分析
【点评】
本题为信息给予题，需从科普材料提取关键信息，结合碳单质基础知识点解答，重点考查信息提取能力和碳相关基础知识的掌握，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题是结合科普材料的碳相关知识题，需从材料中提取关键信息，结合碳单质的结构与性质的知识点逐一分析各小问：
1. 第(1)问：金刚石、石墨烯等均为碳单质，物理性质差异源于微观结构中碳原子的排列方式不同，这是碳单质性质差异的根本原因。
2. 第(2)问：根据材料中“全碳气凝胶内含众多孔隙”，可知其疏松多孔的结构是密度小、吸油和吸音能力强的原因。
3. 第(3)问：观察图丁的曲线，全碳气凝胶的吸油能力随循环使用次数增加下降幅度远小于细菌纤维素，说明全碳气凝胶可多次重复使用。
4. 第(4)问：逐一分析选项，结合材料和碳的性质判断正误：A选项与材料中“热传导性差”矛盾；B选项，全碳气凝胶只含碳元素，属于单质不是化合物；C选项，碳在氧气中燃烧，完全燃烧生成CO₂，不完全可能有CO，并非只会生成CO₂；D选项，材料提到“压缩至原体积的20%之后仍能迅速复原”，说明弹性好，故D正确。
【解析】
(1) 金刚石、石墨烯、碳纳米管、全碳气凝胶都由碳元素组成，属于碳单质，它们物理性质差异大，微观原因是碳原子的排列方式不同。
(2) 由材料可知，全碳气凝胶内含众多孔隙，这种疏松多孔的结构使其密度极小，同时具备超强吸油和吸音能力。
(3) 分析图丁的吸油能力对比曲线，全碳气凝胶的吸油能力随循环使用次数增加变化小，因此全碳气凝胶可以多次重复使用。
(4) 选项A：材料说明全碳气凝胶“热传导性差”，A错误；选项B：全碳气凝胶仅含碳元素，属于单质，不是化合物，B错误；选项C：碳在氧气中完全燃烧生成CO₂，不完全燃烧生成CO，并非只会生成CO₂，C错误；选项D：全碳气凝胶被压缩后能迅速复原，说明其具有高弹性，D正确。
【答案】
(1) 碳原子的排列方式不同
(2) 疏松多孔（或内部有众多孔隙）
(3) 全碳气凝胶
(4) D
【知识点】
碳单质的结构与性质、物质结构与性质的关系、图像信息分析
【点评】
本题为信息给予题，需从科普材料提取关键信息，结合碳单质基础知识点解答，重点考查信息提取能力和碳相关基础知识的掌握，难度适中。
【难度系数】
0.7
