Question

【題目】閱讀短文，回答下列問題：

人造金剛石

幾百年前，人們不知道金剛石是由什么組成的。一個偶然的機(jī)會，科學(xué)家拿著放大鏡，在陽光下研究金剛石的折光性質(zhì)。當(dāng)太陽光被放大鏡聚焦成一點(diǎn)照到金剛石時，金剛石消失了。人們經(jīng)過分析，認(rèn)為金剛石可能被燒掉了。

化學(xué)家把金剛石放在充滿氧氣的密閉容器里，使金剛石在容器里燃燒。燃燒后，測定容器里的生成物，發(fā)現(xiàn)竟然是二氧化碳。進(jìn)一步測定二氧化碳里所含碳的質(zhì)量，恰好等于燃燒前后金剛石所減少的質(zhì)量。這樣，人們就斷定，金剛石是由碳元素組成的單質(zhì)。

由于天然金剛石資源稀少，價格昂貴，難以滿足需求。在知道金剛石的組成和結(jié)構(gòu)后，人們就設(shè)法制造金剛石。早在20世紀(jì)30年代就已經(jīng)有了生產(chǎn)人造金剛石的工廠，所用的原料是石墨，這個轉(zhuǎn)化需要高溫高壓和催化劑。遺憾的是，這樣做成的人造金剛石雖然和天然金剛石硬度相當(dāng)，但是透明度和外形都達(dá)不到天然金剛石的水平。此外，這種高溫高壓合成技術(shù)，一般只能合成小顆粒的金剛石，而在大顆粒的金剛石合成方面則有相當(dāng)大的困難（所以大顆粒的天然金剛石仍然價格昂責(zé)）。

20世紀(jì)80年代，人們發(fā)現(xiàn)人造金剛石在半導(dǎo)體制造行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。因?yàn)橛?jì)算機(jī)芯片的基體材料一—硅的導(dǎo)熱性不好，這成為進(jìn)一步提高芯片性能的難題。而金剛石在導(dǎo)熱性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硅（甚至超過銅和銀），于是它成了芯片基體材料的最佳選擇。正是這種需求推動了人造金剛石的研究。

2016年，太原理工大學(xué)超硬材料實(shí)驗(yàn)室成功研發(fā)出利用煤層氣合成金剛石產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，該項(xiàng)技術(shù)已通過了中國工程物理研究院的專業(yè)檢測，不但領(lǐng)先國際，而且突破了我國合成金剛石的現(xiàn)有工藝瓶頸，極大降低了金剛石生產(chǎn)成本。

回答下列問題：

（1）金剛石完全燃燒的產(chǎn)物是_____（填化學(xué)式）。

（2）石墨和金剛石物理性質(zhì)不同的原因是_____。

（3）用石墨制成金剛石是_____（選填“物理變化”或“化學(xué)變化。）

（4）金剛石的_____性比硅要好得多。

（5）金剛石和硅的化學(xué)性質(zhì)相似的原因是_____。

（6）你認(rèn)為利用煤層氣合成金剛石的意義在于：_____、_____。

Answer 1

【答案】CO2 碳原子排列方式不同 化學(xué)變化 導(dǎo)熱 碳原子和硅原子的最外層電子數(shù)相同 極大降低了金剛石的生產(chǎn)成本 實(shí)現(xiàn)了煤層氣的深加工或推動傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)向高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變（合理即可）

【解析】

（1）金剛石、石墨均由碳原子構(gòu)成，屬于單質(zhì)；金剛石完全燃燒的產(chǎn)物是二氧化碳。

（2）石墨和金剛石物理性質(zhì)不同的原因是碳原子排列方式不同。

（3）金剛石與石墨是碳的兩種不同單質(zhì)，故金剛石在一定條件下轉(zhuǎn)化成石墨的過程中有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化。

（4）硅的導(dǎo)熱性不好，而金剛石在導(dǎo)熱性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硅。

（5）金剛石和硅的化學(xué)性質(zhì)相似的原因是碳原子和硅原子的最外層電子數(shù)相同。

（6）你認(rèn)為利用煤層氣合成金剛石的意義在于：極大降低了金剛石的生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)了煤層氣的深加工或推動傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)向高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變（合理即可）。