工学
问答题为什么在研究碳纳米管的过程中，可以借鉴研究石墨的方法和技巧？石墨片卷绕成碳纳米管的方式主要有哪几种，有何区别？
题目
问答题
为什么在研究碳纳米管的过程中，可以借鉴研究石墨的方法和技巧？石墨片卷绕成碳纳米管的方式主要有哪几种，有何区别？
参考答案和解析
正确答案：
各种实验表明，碳纳米管的管壁是一种类似于石墨片的碳六边形网状结构，但有扭曲，这就是说，碳纳米管管壁由碳六边形环构成，每个碳与周围的三个碳原子相邻，碳与碳之间通过sp2杂化键结合，展开在平面上，实际上就是石墨片的结构。所以简单地说，碳纳米管可以看成是由石墨片卷成圆筒状而成的。
石墨片卷成圆筒状的方式并不是唯一的，不同的卷绕方式所得到的碳纳米管的对称性不同，物理和化学性质也可能不同。高度旋转对称的碳纳米管，主要有两种方式，即扶手椅面方向和锯齿面方向旋转而成的碳纳米管。
石墨片卷成圆筒状的方式并不是唯一的，不同的卷绕方式所得到的碳纳米管的对称性不同，物理和化学性质也可能不同。高度旋转对称的碳纳米管，主要有两种方式，即扶手椅面方向和锯齿面方向旋转而成的碳纳米管。
解析：
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相似问题和答案
第1题：
碳纳米管和石墨烯都是单质。()
此题为判断题(对，错)。
参考答案：对
第2题：
超过半米长的碳纳米管的问世，使其朝应用方向踏出了重要一步。碳纳米管最重要的应用就是制造“又强又韧又轻又便宜”的材料。在天然材料中蛛丝最强韧，而碳纳米管纤维的韧性超过了蛛丝，这样的材料在航空航天领域极其重要。除此之外，碳纳米管还有独特的结构和导电性，可以用来做纳米尺度的电子器件，会比传统的电子器件更小、更灵敏。但是一般的碳纳米管长度不一，结构类型和导电性不同，很难用来规模化地生产结构和性能一致的器件。然而现在的超长碳纳米管克服了这一难题，成为一项巨大突破。
这段文字意在说明碳纳米管的：
A结构性强
B研究突破
C物理特性
D应用前景
这段文字意在说明碳纳米管的：
A结构性强
B研究突破
C物理特性
D应用前景
答案：D
解析：
解析:
文段首句提出了超过半米长的碳纳米管的应用。文段第二句第三句第四句则阐述了碳纳米管的性能好。第五句阐述了碳纳米管存在的缺陷。第六句则表明超长碳纳米管克服了缺陷，应用更广。综合可知，全文的主旨是阐述碳纳米管的应用前景。
故正确答案为D。
文段首句提出了超过半米长的碳纳米管的应用。文段第二句第三句第四句则阐述了碳纳米管的性能好。第五句阐述了碳纳米管存在的缺陷。第六句则表明超长碳纳米管克服了缺陷，应用更广。综合可知，全文的主旨是阐述碳纳米管的应用前景。
故正确答案为D。
第3题：
（8分）【化学—物质结构与性质】
碳族元素包括C、Si、Cu、Sn、Pb。
（1）碳纳米管由单层或多层石墨卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过_________杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠_________ 结合在一起。
正确答案：
[化学—物质结构与性质]
（1）sp2 分子间作用力（或：范德华力）
第4题：
下列说法正确的是：
A、石墨烯属于烯烃，为一种有机物
B、碳纳米管和石墨烯互为同分异构体
C、天然水晶熔化后再凝固会成为石英玻璃
D、石墨和金刚石由不同原子组成因而物理性质不同
B、碳纳米管和石墨烯互为同分异构体
C、天然水晶熔化后再凝固会成为石英玻璃
D、石墨和金刚石由不同原子组成因而物理性质不同
答案：C
解析：
本题考查科技常识。
A项错误，有机物是含碳化合物（碳氧化物、碳硫化物、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物、氰化物、硫氰化物、碳硼烷等除外）或碳氢化合物及其常见衍生物的总称。除含碳元素外，绝大多数有机化合物分子中含有氢元素，有些还含氧、氮、卤素、硫和磷等元素。而石墨烯只由碳元素组成，是无机碳单质。
B项错误，同分异构体是一种有相同分子式而有不同的原子排列的化合物，即化合物具有相同分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象；具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体。碳纳米管和石墨烯都是由碳元素组成，二者是碳的同素异形体，是无机碳单质，并不是化合物。
C项正确，天然水晶是二氧化硅，是晶体，融化后，经过低温凝固，二氧化硅分子将无序排列，就会成为非晶体石英玻璃。
D项错误，金刚石和石墨的化学成分都是碳，都是由碳原子组成，二者是碳的同素异形体。金刚石和石墨的物理性质不一样，主要是因为二者碳原子排列不同引起的，金刚石中的碳原子是正四面体结构，硬度很大；石墨中的碳原子是正六边形结构，并且形成层状，硬度较小。
A项错误，有机物是含碳化合物（碳氧化物、碳硫化物、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物、氰化物、硫氰化物、碳硼烷等除外）或碳氢化合物及其常见衍生物的总称。除含碳元素外，绝大多数有机化合物分子中含有氢元素，有些还含氧、氮、卤素、硫和磷等元素。而石墨烯只由碳元素组成，是无机碳单质。
B项错误，同分异构体是一种有相同分子式而有不同的原子排列的化合物，即化合物具有相同分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象；具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体。碳纳米管和石墨烯都是由碳元素组成，二者是碳的同素异形体，是无机碳单质，并不是化合物。
C项正确，天然水晶是二氧化硅，是晶体，融化后，经过低温凝固，二氧化硅分子将无序排列，就会成为非晶体石英玻璃。
D项错误，金刚石和石墨的化学成分都是碳，都是由碳原子组成，二者是碳的同素异形体。金刚石和石墨的物理性质不一样，主要是因为二者碳原子排列不同引起的，金刚石中的碳原子是正四面体结构，硬度很大；石墨中的碳原子是正六边形结构，并且形成层状，硬度较小。
第5题：
碳纳米管是由石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状“纤维”，内部是空的，外部直径只有几到几十纳米，比重只有钢的六分之一，而强度却是钢的100倍。轻而柔软又非常结实的材料，是做防弹背心的最佳选择。如果用碳纳米管做绳索，是从月球上挂到地球表面，而唯一不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球--月球乘人的电梯，人们在月球定居就很容易了。
最适合这段文字的标题是：
最适合这段文字的标题是：
A.奇妙的碳纳米管
B.碳纳米管的功用
C.最轻的月梯
D.神奇的“纤维”
B.碳纳米管的功用
C.最轻的月梯
D.神奇的“纤维”
答案：B
解析：
第一步，分析文段。文段主要介绍碳纳米管的结构特点和用途，即重量轻强度大且柔软，可以做成防弹背心、长绳索、电梯等。文段为说明文的文体风格，主体是“碳纳米管”。
第二步，对比选项。B项是对文段内容的全面概括，适合作为文段的标题。
第二步，对比选项。B项是对文段内容的全面概括，适合作为文段的标题。
第6题：
碳纳米管材料具有重量轻、强度高等优点，被广泛应用于自行车和球拍等产品生产中。但是近日研究发现，长期从事生产碳纳米管工作或利用该材料制造其他产品的工人，有可能因吸入碳纳米管而致癌。
以下哪项如果为真，最能支持上述研究发现？
A.研究表明，容易引发癌症的是一些较长的碳纳米管，这可能是因为它们更容易卡在肺部或腹部细胞间的空腔中
B.在使用体外培养的人体皮肤细胞进行实验时显示，碳纳米管可以进入细胞内部，降低细胞自身的免疫能力
C.动物实验显示，如果碳纳米管大量进入实验鼠的腹部，约有10%的实验鼠会在一年内腹腔炎症
D.石棉是国际癌症组织确认的致癌物质，而碳纳米管在化学分子结构上和石棉存在一些相似之处
第四部分结束，请继续做第五部分!
正确答案：A
115.A
【解析】题干需要加强的是“长期从事生产碳纳米管工作或利用该材料制造其他产品的工人，有可能因吸入碳纳米管而致癌”。A项不但注明较长的碳纳米管容易引发癌症，而且还说明，有些长碳纳米管可能卡在肺部细胞空腔，能够支持题干结论。故选A。D项虽然指出碳纳米管在化学分子结构上和国际癌症组织确认的致癌物质石棉存在一些相似之处，但是未确认碳纳米管能够被工人所吸收，因此致癌过程不能确认，故不选。
115.A
【解析】题干需要加强的是“长期从事生产碳纳米管工作或利用该材料制造其他产品的工人，有可能因吸入碳纳米管而致癌”。A项不但注明较长的碳纳米管容易引发癌症，而且还说明，有些长碳纳米管可能卡在肺部细胞空腔，能够支持题干结论。故选A。D项虽然指出碳纳米管在化学分子结构上和国际癌症组织确认的致癌物质石棉存在一些相似之处，但是未确认碳纳米管能够被工人所吸收，因此致癌过程不能确认，故不选。
第7题：
碳纳米管材料具有重量轻、强度高等优点，被广泛应用于自行车和球拍等产品生产中。但是近日研究发现，长期从事生产碳纳米管工作或利用该材料制造其他产品的工人，有可能因吸入碳纳米管而致癌。以下哪项如果为真，最能支持上述研究发现？( )
A.研究表明，容易引发癌症的是一些较长的碳纳米管，这可能是因为它们更容易卡在肺部或腹部细胞间的空腔中
B.在使用体外培养的人体皮肤细胞进行实验时显示，碳纳米管可以进入细胞内部，降低细胞自身的免疫能力
C.动物实验显示，如果碳纳米管大量进入实验鼠的腹部，约有10%的实验鼠会在一年内出现腹腔炎症
D.石棉是国际癌症组织确认的致癌物质，而碳纳米管在化学分子结构上和石棉存在一些相似之处
B.在使用体外培养的人体皮肤细胞进行实验时显示，碳纳米管可以进入细胞内部，降低细胞自身的免疫能力
C.动物实验显示，如果碳纳米管大量进入实验鼠的腹部，约有10%的实验鼠会在一年内出现腹腔炎症
D.石棉是国际癌症组织确认的致癌物质，而碳纳米管在化学分子结构上和石棉存在一些相似之处
答案：D
解析：
研究发现是工人可能因吸入碳纳米管而致癌，要支持此发现，需要加强碳纳米管和癌症之间的联系。D项从化学分子结构角度说明碳纳米管存在致癌的可能性，支持了题干的研究发现。A项解释的是较长碳纳米管更易引发癌症的原因，其实际上是建立在已经承认碳纳米管可能致癌的结论的基础上的，故无法支持题干。B、C项为无关选项，排除。本题正确答案为D。
第8题：
( )和( )目前发展最迅速的两种碳基电子器件材料。
A.石墨烯
B.碳纳米管
C.富勒烯
D.石墨
答案：AB
第9题：
碳纳米管材料具有重量轻、强度高等优点，被广泛应用于自行车和球拍等产品生产中。但是近曰研究发现，长期从事生产碳纳米管工作或利用该材料制造其他产品的工人，有可能因吸入碳纳米管而致癌。
以下哪项如果为真，最能支持上述研究发现？（ ）
A.研究表明，容易引发癌症的是一些较长的纳米管，这可能是因为它们更容易卡在肺部或腹部细胞间的空腔中
B.在使用体外培养的人体皮肤细胞进行实验时显示，碳纳米管可以进入细胞内部，降低细胞自身的免疫能力
C.动物实验显示，如果碳纳米管大量进入实验鼠的腹部，约有10%的实验鼠会在一年内出现腹腔炎症
D.石棉是国际癌症组织确认的致癌物质，而碳纳米管在化学分子结构上和石棉存在一些相似之处
以下哪项如果为真，最能支持上述研究发现？（ ）
A.研究表明，容易引发癌症的是一些较长的纳米管，这可能是因为它们更容易卡在肺部或腹部细胞间的空腔中
B.在使用体外培养的人体皮肤细胞进行实验时显示，碳纳米管可以进入细胞内部，降低细胞自身的免疫能力
C.动物实验显示，如果碳纳米管大量进入实验鼠的腹部，约有10%的实验鼠会在一年内出现腹腔炎症
D.石棉是国际癌症组织确认的致癌物质，而碳纳米管在化学分子结构上和石棉存在一些相似之处
答案：D
解析：
研究发现是工人可能因吸入碳纳米管而致癌，要支持此发现，需要加强碳纳米管和癌症之间的联系。D项从化学分子结构角度说明碳纳米管存在致癌的可能性，支持了题干的研究发现。 A项解释的是较长碳纳米管更易引发癌症的原因，其实际上是建立在已经承认破纳米管可能致癌的结论的基础上的，故无法支持题干。B、C项为无关选项，排除。本题正确答案为D。
第10题：
膨胀石墨有何特点？
正确答案: （1）耐热性好，在氧化氛中使用温度500℃，非氧化气氛中使用温度可达1650℃；
（2）有良好的柔软性和回弹性；
（3）优良的自润滑性和流动性；
（4）较好的不渗透性；
（5）耐腐蚀性好；
（6）缺点是机械强度低和电位较高，在电解质溶液中优先腐蚀金属。