
科技日?qǐng)?bào)北京5月12日電 (記者張佳欣)據(jù)最新一期《自然·材料》雜志報(bào)道,美國(guó)亞利桑那大學(xué)懷恩特光學(xué)科學(xué)學(xué)院和桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科研人員,共同研發(fā)出一種能夠操縱聲子的新型合成材料。這種材料被認(rèn)為是聲學(xué)應(yīng)用中的一次重大突破。
研究人員將高精度半導(dǎo)體材料和壓電材料相結(jié)合,成功地在聲子之間產(chǎn)生了非線性相互作用。這一成果與之前的聲子放大器技術(shù)相結(jié)合,為智能手機(jī)和其他無線數(shù)據(jù)發(fā)射器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)更小、更高效、更強(qiáng)大的性能提供了可能。
新技術(shù)有望打破當(dāng)前射頻處理硬件的物理尺寸限制。未來,人們或?qū)⒂瓉眢w積大幅縮小、信號(hào)覆蓋更廣、電池續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)的通信設(shè)備。
功能強(qiáng)大的手機(jī),已然成為隨身的智能助手。未來,它會(huì)變成什么樣?這在很大程度上依賴于材料科學(xué)的進(jìn)步。新研發(fā)的聲學(xué)材料通過使聲子之間發(fā)生相互作用,讓無線設(shè)備變得更加小巧、性能更優(yōu),這為智能手機(jī)的“進(jìn)化”提供了重要思路。其實(shí),隨著眾多新材料的涌現(xiàn),手機(jī)可從多種途徑實(shí)現(xiàn)更新迭代。比如,利用二維材料作為手機(jī)芯片,有望使手機(jī)打破摩爾定律的束縛,變得運(yùn)行更快、能耗更低;使用光伏材料作為手機(jī)外殼,有望使手機(jī)隨時(shí)借助陽光充電。這些,為未來手機(jī)形態(tài)提供了巨大的想象空間。
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考向01 化學(xué)與科學(xué)
1.(2025·河南省豫西北教研聯(lián)盟·質(zhì)檢)設(shè)為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是
A.中含有的電子數(shù)為
B.明礬凈水時(shí),的形成的膠粒的數(shù)目為
C.晶體中含有的硅氧鍵數(shù)目為
D.一定條件下,與充分反應(yīng),生成的分子數(shù)目小于
2.(2025·青海省西寧市·三模)科教興國(guó),我國(guó)科技發(fā)展在多個(gè)領(lǐng)域獲得突破。下列說法錯(cuò)誤的是
A.新能源甲醇燃料電池汽車在行駛時(shí)其能量的轉(zhuǎn)化形式:電能→化學(xué)能
B.新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)陶瓷基復(fù)合材料:具有耐高溫、耐腐蝕特性
C.利用高純硅可以制成通信設(shè)備的芯片:高純硅是廣泛的半導(dǎo)體材料
D.火焰噴霧技術(shù)制備納米材料:在高溫火焰噴霧中形成的膠體屬于氣溶膠
3.(2025·廣東省·摸底)巴黎奧運(yùn)賽場(chǎng)上中國(guó)制造的體育器材,成為不容忽視的“中國(guó)力量”。下列說法錯(cuò)誤的是
A.乒乓球臺(tái)表面用高分子特殊處理,讓球臺(tái)的摩擦、彈跳效果更佳,高分子是一種有機(jī)化合物
B.首次推出的可實(shí)時(shí)采集運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)信息的智能芯片技術(shù),其材料離不開硅單質(zhì)
C.摔跤運(yùn)動(dòng)墊面層應(yīng)用了納米防污抗菌涂層技術(shù),這種涂層顆粒是納米級(jí)別的,屬于膠體
D.自行車采用T1100碳纖維材料打造,車架僅有1150克,這是一種復(fù)合材料
4.(2024·湖北省武漢市·模擬)化學(xué)與人類生活、生產(chǎn)、科技等密切相關(guān)。下列說法正確的是
A.豆?jié){中加入石膏,使蛋白質(zhì)變性制得豆腐
B.以淀粉為原料,可得到多種產(chǎn)品如白酒和食醋等
C.2023年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予量子點(diǎn)研究,直徑為硅量子點(diǎn)屬于膠體
D.“神舟十七號(hào)”使用砷化鎵太陽能電池,供電時(shí)發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移
5.(2025·河北省部分高中·二模)利用某釩廢渣(主要成分為V2O4以及鐵、鋁、硅的氧化物)制備V2O5的工藝流程如下:
已知:Ⅰ.溶于酸后以的形式存在;可將氧化為;
Ⅱ.。
下列說法正確的是
A.濾渣1的主要成分為
B.的作用只是將氧化成
C.反萃取劑顯強(qiáng)酸性
D.“氧化2”中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶3
考向02 化學(xué)與物質(zhì)
1.(2024·安徽省華大新高考聯(lián)盟·二模)勞動(dòng)創(chuàng)造美好生活,下列勞動(dòng)項(xiàng)目與解釋搭配錯(cuò)誤的是
A.AB.BC.CD.D
2.(2024·安徽省六?!べ|(zhì)檢)2023年,“墨子巡天望遠(yuǎn)鏡”入選全國(guó)重大科技成就,“墨子巡天望遠(yuǎn)鏡”是中科大和中科院紫金山天文臺(tái)聯(lián)合研制的大視場(chǎng)光學(xué)成像望遠(yuǎn)鏡,由望遠(yuǎn)鏡框架、聚焦鏡片、望遠(yuǎn)鏡圓頂臺(tái)址和圖像數(shù)據(jù)儲(chǔ)存分析四部分組成。下列說法不正確的是
A.望遠(yuǎn)鏡框架用到多種金屬材料
B.聚焦鏡片的成分只含有二氧化硅
C.建設(shè)臺(tái)址所用的水泥屬于傳統(tǒng)硅酸鹽材料
D.?dāng)?shù)據(jù)儲(chǔ)存分析所用電腦芯片的主要原料是硅
3.(2025·安徽省合肥·三模)化學(xué)推動(dòng)科技進(jìn)步,下列說法錯(cuò)誤的是
A.“長(zhǎng)征七號(hào)”采用液氧、煤油等作為推進(jìn)劑,煤油是烴的混合物
B.華為自主研發(fā)的“麒麟”芯片與太陽能電池感光板所用的主要材料均為晶體硅
C.殲—20飛機(jī)上用到的氮化鎵材料屬于合金材料
D.“神舟十七號(hào)”發(fā)動(dòng)機(jī)的耐高溫結(jié)構(gòu)材料碳化硅屬于共價(jià)晶體
4.(2025·陜西省安康市·模擬)化學(xué)材料對(duì)于促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展、改善人類生活發(fā)揮了巨大作用。下列有關(guān)化學(xué)材料的說法錯(cuò)誤的是
A.不粘鍋的耐熱涂層材料通常是聚乙烯
B.中國(guó)天眼FAST用到的碳化硅屬于新型陶瓷
C.中國(guó)自主研發(fā)的首個(gè)微基站射頻芯片的主要材料是硅
D.接入帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈,可提高吸水材料的吸水能力
5.(2024·黑龍江省哈爾濱市·五模)5月3日,“嫦娥六號(hào)”探測(cè)器在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)由長(zhǎng)征五號(hào)遙八運(yùn)載火箭發(fā)射升空,踏上人類首次月背采樣返回之旅,并于5月8日成功實(shí)施近月制動(dòng),順利進(jìn)入環(huán)月軌道飛行。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是
A.“嫦娥六號(hào)”所用的太陽能電池帆板的主要原料是硅
B.長(zhǎng)征五號(hào)遙八運(yùn)載火箭使用液氧、液氫推進(jìn)劑,產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無污染
C.“嫦娥六號(hào)”所帶回的月壤可以通過紅外光譜測(cè)得所含有的元素種類
D.長(zhǎng)征五號(hào)系列運(yùn)載火箭所使用的耐高溫陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料
考向03 化學(xué)與能源
1.(2024·河北省·三模)硅錳原電池是一種新型電池,因其供電穩(wěn)定,儲(chǔ)存量豐富而備受關(guān)注。硅錳原電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是
A.放電過程中,正極區(qū)溶液增大
B.電極上的電極反應(yīng)式為
C.導(dǎo)線上每通過,正極區(qū)溶液質(zhì)量增加
D.若將質(zhì)子交換膜換為陰離子交換膜,電解液換為溶液,電池的電流更平穩(wěn)
2.(2025·陜西省榆林市·模擬)新型太陽能氫氣面板可以直接從空氣中提取水、利用光電解水產(chǎn)生氫氣,將氫氣儲(chǔ)存,可用于燃料電池。工作原理如圖所示:
下列說法不正確的是
A.太陽能電池光伏板工作原理與硅原子電子躍遷有關(guān)
B.電解水的陽極反應(yīng)是
C.燃料電池的正極反應(yīng)是
D.燃料電池生成的水從負(fù)極一側(cè)流場(chǎng)板層排出
3.(2024·遼寧省沈陽市·三模)某全固態(tài)薄膜鋰離子電池的工作示意圖如下,電極a為鋰硅合金(),其放電時(shí)的反應(yīng)為:,電極b為鎳鈷錳三元材料通??梢员硎緸椋?,電解質(zhì)選用固態(tài),下列說法中錯(cuò)誤的是
A.放電時(shí)從負(fù)極材料脫出,經(jīng)電解質(zhì)嵌回正極
B.放電時(shí)通過電路電子時(shí),電解質(zhì)損失
C.充電時(shí)電極a與外接電源負(fù)極相連
D.充電時(shí)陽極反應(yīng)為:
4.(2025·湖南省長(zhǎng)沙市·模擬)科學(xué)家提出了一種基于電催化多硫化物循環(huán)的自供能產(chǎn)氫體系,如下圖所示。通過將鋅-多硫化物電池與電解制氫裝置集成,最大化利用了間歇性太陽光,實(shí)現(xiàn)日夜不間斷的自供電的H2生產(chǎn)。下列說法正確的是
A.硅太陽能電池、鋅-多硫化物電池均可實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化
B.夜間工作時(shí),應(yīng)將電極ac、bd分別連接
C.日間工作時(shí),b極的電極反應(yīng)式為+S2-+2e-=
D.H2生產(chǎn)裝置中可以使用陽離子交換膜
5.(2024·陜西省咸陽市·一模)鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),一種納米硅基鋰電池是新型二次電池,電池反應(yīng)原理如圖所示,電池反應(yīng)式為。
下列說法不正確的是
A.電解液不能選用或者LiCl的水溶液
B.電池放電時(shí)從b極脫嵌,而充電時(shí),從a極脫嵌
C.充電時(shí),a極反應(yīng)式為
D.該電池工作時(shí),每轉(zhuǎn)移,兩極質(zhì)量變化之差為7g
考向04 化學(xué)與材料
1.(2025·山東省Eternal7社區(qū)·模擬)2024年巴黎奧運(yùn)會(huì)不僅是全球體育健兒的競(jìng)技舞臺(tái),也是各種創(chuàng)新材料和技術(shù)的展示窗口。下列有關(guān)化學(xué)材料描述錯(cuò)誤的是
A.太陽能光伏板在奧運(yùn)村廣泛安裝,轉(zhuǎn)換太陽能為電能,材料主要是硅單質(zhì),為無機(jī)非金屬材料
B.奧運(yùn)火炬燃料丙烷、丁烷等屬于烴,燃燒熱值高、化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定
C.“PARIS 2024”手環(huán)所采用的硅橡膠屬于無機(jī)非金屬材料
D.奧運(yùn)場(chǎng)館建設(shè)常用的材料有鋼材、混凝土、玻璃,鋼材屬于合金,混凝土、玻璃屬于混合物
2.(2025·河北省·模擬)科技的發(fā)展離不開化學(xué)材料的助力,下列表述正確的是
A.硅、二氧化硅、氮化硅、碳納米管、石墨烯均屬于新型無機(jī)非金屬材料
B.合金的熔點(diǎn)均比各成分金屬的熔點(diǎn)低
C.樹脂、合成纖維、合成橡膠并稱為三大合成材料
D.稀土元素是指鑭系金屬元素,在鋼中添加稀土元素可以增加鋼的塑性、韌性等
3.(2025·吉林省吉林市·一模)下列有關(guān)單質(zhì)的說法正確的是
A.工業(yè)上采用電解熔融氯化鋁的方法冶煉單質(zhì)鋁
B.單質(zhì)鈉著火時(shí)可用泡沫滅火器滅火
C.工業(yè)上用焦炭還原石英砂可以制得高純硅和二氧化碳
D.溫度計(jì)水銀球若被打破可用單質(zhì)硫處理灑落的水銀
4.(2024·廣東省汕頭市·三模)化學(xué)促進(jìn)科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展,同時(shí)與生活密切相關(guān)。下列敘述正確的是
A.漂白粉與鹽酸可混合使用以提高消毒效率
B.晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,常用于制造光導(dǎo)纖維
C.T-碳(T-Carbn)是中科院預(yù)言的一種三維碳結(jié)構(gòu)晶體,其與互為同位素
D.“運(yùn)-20”機(jī)身采用鎢碳合金比純金屬鎢具有更高的強(qiáng)度和韌性
5.(2025·陜西省寶雞市·質(zhì)檢)從古至今,人類的生活、生產(chǎn)都離不開材料的應(yīng)用。下列說法正確的是
A.殲-20上采用的氮化鎵涂層,屬于新型金屬材料
B.人民幣票面文字處采用了含F(xiàn)e3O4的磁性油墨,F(xiàn)e3O4常用作紅色顏料
C.北斗衛(wèi)星上使用的硅太陽能電池陣,利用SiO2將太陽能轉(zhuǎn)化為電能
D.神舟十七號(hào)返回艙降落回收過程中使用了芳綸制作的降落傘,芳綸是有機(jī)高分子材料
1.(2024·陜西省渭南市·三模)重鉻酸鉀(K2Cr2O7)是一種重要的化工原料,可用于制鉻礬、火柴、鉻顏料,并供鞣革、電鍍、有機(jī)合成等。工業(yè)上以鉻鐵礦[主要成分為Fe(CrO2)2,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67.2%,雜質(zhì)主要為硅、鐵、鋁的氧化物]為原料制備重鉻酸鉀的工藝流程如圖所示:
已知:
①焙燒時(shí)Fe(CrO2)2中的Fe元素轉(zhuǎn)化為NaFeO2,Cr元素轉(zhuǎn)化為Na2CrO4;鋁的氧化物轉(zhuǎn)化為NaAlO2。
②Fe(CrO2)2的摩爾質(zhì)量為224g/ml,K2Cr2O7的摩爾質(zhì)量為294g/ml。
③礦物中相關(guān)元素可溶性組分物質(zhì)的量濃度c(ml?L-1)的對(duì)數(shù)值與pH的關(guān)系如圖所示。
某化工廠利用1000kg鉻鐵礦為原料,制備重鉻酸鉀。
請(qǐng)回答下列問題:
(1)寫出“焙燒”過程中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。
(2)“水浸”所得濾渣1的主要成分是Fe(OH)3,寫出生成此濾渣的離子方程式: 。
(3)在“中和”步驟中加冰醋酸調(diào)節(jié)pH約等于7,中和后濾渣2的主要成分是 (填化學(xué)式)。
(4)“酸化”時(shí)加冰醋酸調(diào)節(jié)pH約等于5,寫出酸化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式: 。
(5)工序I經(jīng)過濾、洗滌后獲得粗產(chǎn)品,經(jīng)工序Ⅱ得到661.5kg產(chǎn)品,則工序Ⅱ的操作方法是 ,生產(chǎn)過程的產(chǎn)率為 。
(6)測(cè)定產(chǎn)品中K2Cr2O7含量:稱取樣品2.50g配成250mL溶液,取25.00mL于錐形瓶中,加入足量稀硫酸和幾滴指示劑,用0.1000ml?L-1(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行滴定。三次實(shí)驗(yàn)消耗(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)液的平均體積為25.00mL。則樣品中K2Cr2O7的純度為 。(滴定過程中發(fā)生的反應(yīng)為Cr2O+Fe2++H+→Cr3++Fe3++H2O)
2.(2024·陜西省寶雞市·一模)孔雀石主要成分是,還含少量及硅的氧化物,實(shí)驗(yàn)室以孔雀石為原料制備硫酸銅晶體的步驟如下:
有關(guān)物質(zhì)沉淀的pH數(shù)據(jù)如下:
(1)步驟Ⅰ加稀硫酸充分反應(yīng),過濾得到濾渣的主要成分是 (填化學(xué)式),該物質(zhì)進(jìn)一步提純后可用于制造 。提高步驟Ⅰ反應(yīng)速率的措施是 (寫一條即可)。
(2)步驟Ⅱ中試劑①應(yīng)選用試劑 (填代號(hào))。
a. b.稀HNO3 c.雙氧水 d.氯水
相關(guān)反應(yīng)的離子方程式為: 。
(3)步驟Ⅲ加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH至 (填寫范圍),目的是 。
(4)步驟Ⅳ獲得硫酸銅晶體的操作中,必須采取的實(shí)驗(yàn)措施是 。
(5)常溫下的,若要將溶液中的轉(zhuǎn)化為沉淀,使溶液中降低至,必須將溶液調(diào)節(jié)至 。
(6)用和孔雀石反應(yīng)可以制得金屬銅,已知1ml氨氣通過灼熱的可以產(chǎn)生金屬銅,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
3.(2024·遼寧省沈陽市·模擬)鎳及硫酸鎳在新型材料、新型電池的生產(chǎn)中有著十分廣泛的應(yīng)用。工業(yè)上以硫化鎳礦(含少量雜質(zhì)硫化銅、硫化亞鐵)為原料制備純鎳或硫酸鎳的流程如下:
已知:①氧化性:Cu2+>H+(酸)>Ni2+>Fe2+>H+(水);
②常溫下溶度積常數(shù):Ksp(NiS)=1.07×10-21、Ksp(CuS)=1.27×10-36。
(1)步驟①中焦炭和石英也可用于工業(yè)制粗硅,則工業(yè)制粗硅化學(xué)反應(yīng)為 ;爐氣使酸性高錳酸鉀溶液褪色的離子方程式為 。
(2)步驟⑥以MS(含CuS)作陽極、NiSO4溶液作電解液電解可在 極(填“陰”或“陽”)獲得粗鎳。粗鎳的電解精煉需要將電解液的pH控制在2~5之間,下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是 (填序號(hào))。
A.防止溶液的酸性過強(qiáng)造成H+放電,在陰極生成H2
B.防止溶液的酸性過弱使Ni2+轉(zhuǎn)化成Ni(OH)2沉淀
C.若溶液的pH
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