热点素材03 新型材料让无线设备更高效-2025年高考化学【热点·重点·难点】专练（西北四省专用）（陕西、山西、宁夏、青海）

热点素材03 新型材料让无线设备更高效 科技日报北京5月12日电 （记者张佳欣）据最新一期《自然·材料》杂志报道，美国亚利桑那大学怀恩特光学科学学院和桑迪亚国家实验室的科研人员，共同研发出一种能够操纵声子的新型合成材料。这种材料被认为是声学应用中的一次重大突破。 研究人员将高精度半导体材料和压电材料相结合，成功地在声子之间产生了非线性相互作用。这一成果与之前的声子放大器技术相结合，为智能手机和其他无线数据发射器等设备实现更小、更高效、更强大的性能提供了可能。 新技术有望打破当前射频处理硬件的物理尺寸限制。未来，人们或将迎来体积大幅缩小、信号覆盖更广、电池续航时间更长的通信设备。 功能强大的手机，已然成为随身的智能助手。未来，它会变成什么样？这在很大程度上依赖于材料科学的进步。新研发的声学材料通过使声子之间发生相互作用，让无线设备变得更加小巧、性能更优，这为智能手机的“进化”提供了重要思路。其实，随着众多新材料的涌现，手机可从多种途径实现更新迭代。比如，利用二维材料作为手机芯片，有望使手机打破摩尔定律的束缚，变得运行更快、能耗更低；使用光伏材料作为手机外壳，有望使手机随时借助阳光充电。这些，为未来手机形态提供了巨大的想象空间。 （建议用时：40分钟） 考向01 化学与科学 1．（2025·河南省豫西北教研联盟·质检）设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．中含有的电子数为 B．明矾净水时，的形成的胶粒的数目为 C．晶体中含有的硅氧键数目为 D．一定条件下，与充分反应，生成的分子数目小于 2．（2025·青海省西宁市·三模）科教兴国，我国科技发展在多个领域获得突破。下列说法错误的是 A．新能源甲醇燃料电池汽车在行驶时其能量的转化形式：电能→化学能 B．新一代航空发动机陶瓷基复合材料：具有耐高温、耐腐蚀特性 C．利用高纯硅可以制成通信设备的芯片：高纯硅是广泛的半导体材料 D．火焰喷雾技术制备纳米材料：在高温火焰喷雾中形成的胶体属于气溶胶 3．（2025·广东省·摸底）巴黎奥运赛场上中国制造的体育器材，成为不容忽视的“中国力量”。下列说法错误的是 A．乒乓球台表面用高分子特殊处理，让球台的摩擦、弹跳效果更佳，高分子是一种有机化合物 B．首次推出的可实时采集运动员运动信息的智能芯片技术，其材料离不开硅单质 C．摔跤运动垫面层应用了纳米防污抗菌涂层技术，这种涂层颗粒是纳米级别的，属于胶体 D．自行车采用T1100碳纤维材料打造，车架仅有1150克，这是一种复合材料 4．（2024·湖北省武汉市·模拟）化学与人类生活、生产、科技等密切相关。下列说法正确的是 A．豆浆中加入石膏，使蛋白质变性制得豆腐 B．以淀粉为原料，可得到多种产品如白酒和食醋等 C．2023年诺贝尔化学奖授予量子点研究，直径为硅量子点属于胶体 D．“神舟十七号”使用砷化镓太阳能电池，供电时发生了电子转移 5．（2025·河北省部分高中·二模）利用某钒废渣(主要成分为V2O4以及铁、铝、硅的氧化物)制备V2O5的工艺流程如下： 已知：Ⅰ．溶于酸后以的形式存在；可将氧化为； Ⅱ．。 下列说法正确的是 A．滤渣1的主要成分为 B．的作用只是将氧化成 C．反萃取剂显强酸性 D．“氧化2”中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3 考向02 化学与物质 1．（2024·安徽省华大新高考联盟·二模）劳动创造美好生活，下列劳动项目与解释搭配错误的是 选项 劳动项目 解释 A 厨师利用纯减去油污 油脂在碱性环境下能反应 B 医护人员利用“84”消毒液消毒 “84”消毒液具有强氧化性 C 牧民在农场安装硅太阳能电池板 晶体硅具有导电性 D 农民向水稻施用尿素 尿素可作氮肥提供营养 A．A B．B C．C D．D 2．（2024·安徽省六校·质检）2023年，“墨子巡天望远镜”入选全国重大科技成就，“墨子巡天望远镜”是中科大和中科院紫金山天文台联合研制的大视场光学成像望远镜，由望远镜框架、聚焦镜片、望远镜圆顶台址和图像数据储存分析四部分组成。下列说法不正确的是 A．望远镜框架用到多种金属材料 B．聚焦镜片的成分只含有二氧化硅 C．建设台址所用的水泥属于传统硅酸盐材料 D．数据储存分析所用电脑芯片的主要原料是硅 3．（2025·安徽省合肥·三模）化学推动科技进步，下列说法错误的是 A．“长征七号”采用液氧、煤油等作为推进剂，煤油是烃的混合物 B．华为自主研发的“麒麟”芯片与太阳能电池感光板所用的主要材料均为晶体硅 C．歼—20飞机上用到的氮化镓材料属于合金材料 D．“神舟十七号”发动机的耐高温结构材料碳化硅属于共价晶体 4．（2025·陕西省安康市·模拟）化学材料对于促进生产发展、改善人类生活发挥了巨大作用。下列有关化学材料的说法错误的是 A．不粘锅的耐热涂层材料通常是聚乙烯 B．中国天眼FAST用到的碳化硅属于新型陶瓷 C．中国自主研发的首个微基站射频芯片的主要材料是硅 D．接入带有强亲水基团的支链，可提高吸水材料的吸水能力 5．（2024·黑龙江省哈尔滨市·五模）5月3日，“嫦娥六号”探测器在海南文昌航天发射场由长征五号遥八运载火箭发射升空，踏上人类首次月背采样返回之旅，并于5月8日成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行。下列有关说法错误的是 A．“嫦娥六号”所用的太阳能电池帆板的主要原料是硅 B．长征五号遥八运载火箭使用液氧、液氢推进剂，产物对环境无污染 C．“嫦娥六号”所带回的月壤可以通过红外光谱测得所含有的元素种类 D．长征五号系列运载火箭所使用的耐高温陶瓷属于新型无机非金属材料 考向03 化学与能源 1．（2024·河北省·三模）硅锰原电池是一种新型电池，因其供电稳定，储存量丰富而备受关注。硅锰原电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电过程中，正极区溶液增大 B．电极上的电极反应式为 C．导线上每通过，正极区溶液质量增加 D．若将质子交换膜换为阴离子交换膜，电解液换为溶液，电池的电流更平稳 2．（2025·陕西省榆林市·模拟）新型太阳能氢气面板可以直接从空气中提取水、利用光电解水产生氢气，将氢气储存，可用于燃料电池。工作原理如图所示： 下列说法不正确的是 A．太阳能电池光伏板工作原理与硅原子电子跃迁有关 B．电解水的阳极反应是 C．燃料电池的正极反应是 D．燃料电池生成的水从负极一侧流场板层排出 3．（2024·辽宁省沈阳市·三模）某全固态薄膜锂离子电池的工作示意图如下，电极a为锂硅合金（），其放电时的反应为：，电极b为镍钴锰三元材料通常可以表示为：，电解质选用固态，下列说法中错误的是 A．放电时从负极材料脱出，经电解质嵌回正极 B．放电时通过电路电子时，电解质损失 C．充电时电极a与外接电源负极相连 D．充电时阳极反应为： 4．（2025·湖南省长沙市·模拟）科学家提出了一种基于电催化多硫化物循环的自供能产氢体系，如下图所示。通过将锌-多硫化物电池与电解制氢装置集成，最大化利用了间歇性太阳光，实现日夜不间断的自供电的H2生产。下列说法正确的是 A．硅太阳能电池、锌-多硫化物电池均可实现化学能向电能的转化 B．夜间工作时，应将电极ac、bd分别连接 C．日间工作时，b极的电极反应式为+S2-+2e-= D．H2生产装置中可以使用阳离子交换膜 5．（2024·陕西省咸阳市·一模）锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、环境友好等优点，一种纳米硅基锂电池是新型二次电池，电池反应原理如图所示，电池反应式为。 下列说法不正确的是 A．电解液不能选用或者LiCl的水溶液 B．电池放电时从b极脱嵌，而充电时，从a极脱嵌 C．充电时，a极反应式为 D．该电池工作时，每转移，两极质量变化之差为7g 考向04 化学与材料 1．（2025·山东省Eternal7社区·模拟）2024年巴黎奥运会不仅是全球体育健儿的竞技舞台，也是各种创新材料和技术的展示窗口。下列有关化学材料描述错误的是 A．太阳能光伏板在奥运村广泛安装，转换太阳能为电能，材料主要是硅单质，为无机非金属材料 B．奥运火炬燃料丙烷、丁烷等属于烃，燃烧热值高、化学性质较稳定 C．“PARIS 2024”手环所采用的硅橡胶属于无机非金属材料 D．奥运场馆建设常用的材料有钢材、混凝土、玻璃，钢材属于合金，混凝土、玻璃属于混合物 2．（2025·河北省·模拟）科技的发展离不开化学材料的助力，下列表述正确的是 A．硅、二氧化硅、氮化硅、碳纳米管、石墨烯均属于新型无机非金属材料 B．合金的熔点均比各成分金属的熔点低 C．树脂、合成纤维、合成橡胶并称为三大合成材料 D．稀土元素是指镧系金属元素，在钢中添加稀土元素可以增加钢的塑性、韧性等 3．（2025·吉林省吉林市·一模）下列有关单质的说法正确的是 A．工业上采用电解熔融氯化铝的方法冶炼单质铝 B．单质钠着火时可用泡沫灭火器灭火 C．工业上用焦炭还原石英砂可以制得高纯硅和二氧化碳 D．温度计水银球若被打破可用单质硫处理洒落的水银 4．（2024·广东省汕头市·三模）化学促进科技进步和社会发展，同时与生活密切相关。下列叙述正确的是 A．漂白粉与盐酸可混合使用以提高消毒效率 B．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维 C．T-碳(T-Carbon)是中科院预言的一种三维碳结构晶体，其与互为同位素 D．“运-20”机身采用钨碳合金比纯金属钨具有更高的强度和韧性 5．（2025·陕西省宝鸡市·质检）从古至今，人类的生活、生产都离不开材料的应用。下列说法正确的是 A．歼－20上采用的氮化镓涂层，属于新型金属材料 B．人民币票面文字处采用了含Fe3O4的磁性油墨，Fe3O4常用作红色颜料 C．北斗卫星上使用的硅太阳能电池阵，利用SiO2将太阳能转化为电能 D．神舟十七号返回舱降落回收过程中使用了芳纶制作的降落伞，芳纶是有机高分子材料 1．（2024·陕西省渭南市·三模）重铬酸钾(K2Cr2O7)是一种重要的化工原料，可用于制铬矾、火柴、铬颜料，并供鞣革、电镀、有机合成等。工业上以铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2，质量分数为67.2%，杂质主要为硅、铁、铝的氧化物]为原料制备重铬酸钾的工艺流程如图所示： 已知： ①焙烧时Fe(CrO2)2中的Fe元素转化为NaFeO2，Cr元素转化为Na2CrO4；铝的氧化物转化为NaAlO2。 ②Fe(CrO2)2的摩尔质量为224g/mol，K2Cr2O7的摩尔质量为294g/mol。 ③矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c(mol•L-1)的对数值与pH的关系如图所示。 某化工厂利用1000kg铬铁矿为原料，制备重铬酸钾。 请回答下列问题： (1)写出“焙烧”过程中发生的主要反应的化学方程式： 。 (2)“水浸”所得滤渣1的主要成分是Fe(OH)3，写出生成此滤渣的离子方程式： 。 (3)在“中和”步骤中加冰醋酸调节pH约等于7，中和后滤渣2的主要成分是 (填化学式)。 (4)“酸化”时加冰醋酸调节pH约等于5，写出酸化过程中发生反应的离子方程式： 。 (5)工序I经过滤、洗涤后获得粗产品，经工序Ⅱ得到661.5kg产品，则工序Ⅱ的操作方法是 ，生产过程的产率为 。 (6)测定产品中K2Cr2O7含量：称取样品2.50g配成250mL溶液，取25.00mL于锥形瓶中，加入足量稀硫酸和几滴指示剂，用0.1000mol•L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准液进行滴定。三次实验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平均体积为25.00mL。则样品中K2Cr2O7的纯度为 。(滴定过程中发生的反应为Cr2O+Fe2++H+→Cr3++Fe3++H2O) 2．（2024·陕西省宝鸡市·一模）孔雀石主要成分是，还含少量及硅的氧化物，实验室以孔雀石为原料制备硫酸铜晶体的步骤如下： 有关物质沉淀的pH数据如下： 物质 开始沉淀 完全沉淀 (1)步骤Ⅰ加稀硫酸充分反应，过滤得到滤渣的主要成分是 填化学式，该物质进一步提纯后可用于制造 。提高步骤Ⅰ反应速率的措施是 (写一条即可)。 (2)步骤Ⅱ中试剂①应选用试剂 填代号。 a. b.稀 c.双氧水      d.氯水 相关反应的离子方程式为： 。 (3)步骤Ⅲ加入CuO调节溶液的pH至 (填写范围)，目的是 。 (4)步骤Ⅳ获得硫酸铜晶体的操作中，必须采取的实验措施是 。 (5)常温下的，若要将溶液中的转化为沉淀，使溶液中降低至，必须将溶液调节至 。 (6)用和孔雀石反应可以制得金属铜，已知1mol氨气通过灼热的可以产生金属铜，则该反应的化学方程式为 。 3．（2024·辽宁省沈阳市·模拟）镍及硫酸镍在新型材料、新型电池的生产中有着十分广泛的应用。工业上以硫化镍矿(含少量杂质硫化铜、硫化亚铁)为原料制备纯镍或硫酸镍的流程如下： 已知：①氧化性：Cu2+>H+(酸)>Ni2+>Fe2+>H+(水)； ②常温下溶度积常数：Ksp(NiS)=1.07×10-21、Ksp(CuS)=1.27×10-36。 (1)步骤①中焦炭和石英也可用于工业制粗硅，则工业制粗硅化学反应为 ；炉气使酸性高锰酸钾溶液褪色的离子方程式为 。 (2)步骤⑥以MS(含CuS)作阳极、NiSO4溶液作电解液电解可在 极(填“阴”或“阳”)获得粗镍。粗镍的电解精炼需要将电解液的pH控制在2~5之间，下列有关说法错误的是 (填序号)。 A．防止溶液的酸性过强造成H+放电，在阴极生成H2 B．防止溶液的酸性过弱使Ni2+转化成Ni(OH)2沉淀 C．若溶液的pH<2，可加入NiO或Ni(OH)2固体调节溶液的pH D．使粗镍中所含的杂质Cu在阳极放电而进入电解液中 (3)化学上常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol·L-1时该离子沉淀完全。步骤③所得的NiSO4溶液中通常含有Cu2+，若该溶液中的c(Ni2+)=0.107mol·L-1，请通过计算说明可通过在溶液中加入NiS的方法除去溶液中Cu2+的原因： 。 (4)硫化镍晶胞如图1所示，单原子层硫化镍的结构如图2所示。 ①图1中，原子坐标参数：A(0，0，0)B(0.5，0，0.5)，则C原子的坐标参数为 。 ②单层硫化镍晶体图2中，已知硫离子半径为apm，忽略镍离子半径，NA是阿伏加德罗常数的值。则单层硫化镍晶体每平方米含硫化镍的质量为 g。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 热点素材03 新型材料让无线设备更高效 科技日报北京5月12日电 （记者张佳欣）据最新一期《自然·材料》杂志报道，美国亚利桑那大学怀恩特光学科学学院和桑迪亚国家实验室的科研人员，共同研发出一种能够操纵声子的新型合成材料。这种材料被认为是声学应用中的一次重大突破。 研究人员将高精度半导体材料和压电材料相结合，成功地在声子之间产生了非线性相互作用。这一成果与之前的声子放大器技术相结合，为智能手机和其他无线数据发射器等设备实现更小、更高效、更强大的性能提供了可能。 新技术有望打破当前射频处理硬件的物理尺寸限制。未来，人们或将迎来体积大幅缩小、信号覆盖更广、电池续航时间更长的通信设备。 功能强大的手机，已然成为随身的智能助手。未来，它会变成什么样？这在很大程度上依赖于材料科学的进步。新研发的声学材料通过使声子之间发生相互作用，让无线设备变得更加小巧、性能更优，这为智能手机的“进化”提供了重要思路。其实，随着众多新材料的涌现，手机可从多种途径实现更新迭代。比如，利用二维材料作为手机芯片，有望使手机打破摩尔定律的束缚，变得运行更快、能耗更低；使用光伏材料作为手机外壳，有望使手机随时借助阳光充电。这些，为未来手机形态提供了巨大的想象空间。 （建议用时：40分钟） 考向01 化学与科学 1．（2025·河南省豫西北教研联盟·质检）设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．中含有的电子数为 B．明矾净水时，的形成的胶粒的数目为 C．晶体中含有的硅氧键数目为 D．一定条件下，与充分反应，生成的分子数目小于 【答案】D 【详解】A．一个含有10个电子，中含有10mol电子，即电子数为，A错误； B．未给出溶液体积，且胶粒是许多的集合体，故不能确定胶粒的数目，B错误； C．一个形成4条硅氧键，故晶体中含有的硅氧键数目为，C错误； D．二氧化硫和氧气生成三氧化硫是可逆反应，故一定条件下，与充分反应，生成的分子数目小于，D正确； 故选D。 2．（2025·青海省西宁市·三模）科教兴国，我国科技发展在多个领域获得突破。下列说法错误的是 A．新能源甲醇燃料电池汽车在行驶时其能量的转化形式：电能→化学能 B．新一代航空发动机陶瓷基复合材料：具有耐高温、耐腐蚀特性 C．利用高纯硅可以制成通信设备的芯片：高纯硅是广泛的半导体材料 D．火焰喷雾技术制备纳米材料：在高温火焰喷雾中形成的胶体属于气溶胶 【答案】A 【详解】A．燃料电池是将化学能转化为电能的装置，A错误； B．航空发动机陶瓷基复合材料的主要成分是SiC，具有硬度大、耐高温、耐腐蚀等特性，B正确； C．硅单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的半导体材料，C正确； D．空气为分散剂，属于气溶胶，D正确； 故选A。 3．（2025·广东省·摸底）巴黎奥运赛场上中国制造的体育器材，成为不容忽视的“中国力量”。下列说法错误的是 A．乒乓球台表面用高分子特殊处理，让球台的摩擦、弹跳效果更佳，高分子是一种有机化合物 B．首次推出的可实时采集运动员运动信息的智能芯片技术，其材料离不开硅单质 C．摔跤运动垫面层应用了纳米防污抗菌涂层技术，这种涂层颗粒是纳米级别的，属于胶体 D．自行车采用T1100碳纤维材料打造，车架仅有1150克，这是一种复合材料 【答案】C 【详解】A．乒乓球台表面材质主要是高密度弹性板，属于有机高分子材料，故A正确； B．体Si的导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体采用，芯片的主要成分是单质硅，故B正确； C．纳米颗粒是纯净物，不是分散系，不是胶体，故C错误； D．碳纤维复合材料是一种由有机纤维经过一系列热处理转化而成的无机高性能纤维，其含碳量高于90%，故D正确；故答案选C。 4．（2024·湖北省武汉市·模拟）化学与人类生活、生产、科技等密切相关。下列说法正确的是 A．豆浆中加入石膏，使蛋白质变性制得豆腐 B．以淀粉为原料，可得到多种产品如白酒和食醋等 C．2023年诺贝尔化学奖授予量子点研究，直径为硅量子点属于胶体 D．“神舟十七号”使用砷化镓太阳能电池，供电时发生了电子转移 【答案】B 【详解】A．豆浆中加入石膏，发生聚沉制得豆腐，A错误； B．以淀粉为原料，水解得到葡萄糖，在酒化酶的作用下可以得到白酒，发酵之后可以得到食醋，B正确； C．胶体属于混合物，直径为2~20nm硅量子点属于纯净物，不是胶体，C错误； D．“神舟十七号”使用砷化镓(GaAs)太阳能电池，供电时将太阳能转化为电能，没有电子的转移，D错误； 故选B。 5．（2025·河北省部分高中·二模）利用某钒废渣(主要成分为V2O4以及铁、铝、硅的氧化物)制备V2O5的工艺流程如下： 已知：Ⅰ．溶于酸后以的形式存在；可将氧化为； Ⅱ．。 下列说法正确的是 A．滤渣1的主要成分为 B．的作用只是将氧化成 C．反萃取剂显强酸性 D．“氧化2”中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3 【答案】C 【详解】A．由分析可知，滤渣1的主要成分为SiO2，A错误； B．由分析可知，H2O2的作用是将VO2+氧化成V和氧化亚铁离子，便于亚铁离子转化为Fe(OH)3而除去，B错误； C．根据已知Ⅱ信息可知，反萃取剂即使萃取反应逆向移动，故需显强酸性，C正确； D．根据已知Ⅰ和得失电子守恒知，“氧化2”中可将氧化为，KClO3为氧化剂，还原产物为KCl得到6个电子，为还原剂，氧化产物为化合价失去1个电子，故氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶6，D错误； 故答案为：C。 考向02 化学与物质 1．（2024·安徽省华大新高考联盟·二模）劳动创造美好生活，下列劳动项目与解释搭配错误的是 选项 劳动项目 解释 A 厨师利用纯减去油污 油脂在碱性环境下能反应 B 医护人员利用“84”消毒液消毒 “84”消毒液具有强氧化性 C 牧民在农场安装硅太阳能电池板 晶体硅具有导电性 D 农民向水稻施用尿素 尿素可作氮肥提供营养 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．纯减去油污是利用纯碱水解显碱性，油脂在碱性环境下能反应，A正确； B．“84”消毒液能转化为次氯酸，具有强氧化性，能杀菌消毒，B正确； C．太阳能电池板的成分是硅，硅单质是良好的半导体材料，与其导电性无关，C错误； D．尿素中含氮元素，可氮肥给植物提供营养，D正确； 答案选C。 2．（2024·安徽省六校·质检）2023年，“墨子巡天望远镜”入选全国重大科技成就，“墨子巡天望远镜”是中科大和中科院紫金山天文台联合研制的大视场光学成像望远镜，由望远镜框架、聚焦镜片、望远镜圆顶台址和图像数据储存分析四部分组成。下列说法不正确的是 A．望远镜框架用到多种金属材料 B．聚焦镜片的成分只含有二氧化硅 C．建设台址所用的水泥属于传统硅酸盐材料 D．数据储存分析所用电脑芯片的主要原料是硅 【答案】B 【详解】A．望远镜框架用到的金属材料包括铝合金、镁铝合金和钛合金等，以确保望远镜的性能和耐用性，故A正确； B．聚焦镜片通常由高纯度光学材料制成，如二氧化硅、硒化锌或锗，这些材料具有良好的透过性和耐热性，能够承受激光束的高能量。因此，聚焦镜片的成分并不只含有二氧化硅，而是根据具体的应用和性能要求选择合适的材料组合，故B错误； C．传统硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、陶瓷等，因此水泥属于传统硅酸盐材料，故C正确； D．电脑芯片的主要成分是单质硅，故D正确； 故答案选B。 3．（2025·安徽省合肥·三模）化学推动科技进步，下列说法错误的是 A．“长征七号”采用液氧、煤油等作为推进剂，煤油是烃的混合物 B．华为自主研发的“麒麟”芯片与太阳能电池感光板所用的主要材料均为晶体硅 C．歼—20飞机上用到的氮化镓材料属于合金材料 D．“神舟十七号”发动机的耐高温结构材料碳化硅属于共价晶体 【答案】C 【详解】A．煤油中含有多种碳原子数不同的烃，是烃的混合物，A正确； B．芯片和太阳能电池感光板的主要材料都是晶体硅，B正确； C．氮化镓属于化合物，合金是金属和金属单质或金属与非金属单质熔合而成的物质，属于混合物，C错误； D．碳化硅具有耐高温的特性，属于共价晶体，D正确； 故答案选C。 4．（2025·陕西省安康市·模拟）化学材料对于促进生产发展、改善人类生活发挥了巨大作用。下列有关化学材料的说法错误的是 A．不粘锅的耐热涂层材料通常是聚乙烯 B．中国天眼FAST用到的碳化硅属于新型陶瓷 C．中国自主研发的首个微基站射频芯片的主要材料是硅 D．接入带有强亲水基团的支链，可提高吸水材料的吸水能力 【答案】A 【详解】A．聚乙烯材料耐热性差，不能作为不粘锅的耐热涂层材料，一般选用聚四氟乙烯，A项错误； B．碳化硅属于新型陶瓷，是新型无机非金属材料，B项正确； C．芯片的主要材料是硅，C项正确； D．接入带有强亲水基团的支链，由相似相溶原理可知，可提高吸水材料的吸水能力，D项正确；故选A。 5．（2024·黑龙江省哈尔滨市·五模）5月3日，“嫦娥六号”探测器在海南文昌航天发射场由长征五号遥八运载火箭发射升空，踏上人类首次月背采样返回之旅，并于5月8日成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行。下列有关说法错误的是 A．“嫦娥六号”所用的太阳能电池帆板的主要原料是硅 B．长征五号遥八运载火箭使用液氧、液氢推进剂，产物对环境无污染 C．“嫦娥六号”所带回的月壤可以通过红外光谱测得所含有的元素种类 D．长征五号系列运载火箭所使用的耐高温陶瓷属于新型无机非金属材料 【答案】C 【详解】A．太阳能电池帆板主要成分是硅，A正确； B．液氧、液氢燃烧产物是水，对环境无污染，B正确； C．红外光谱以确定有机物中的官能团和化学键，不能测定元素种类，原子发射光谱是利用．物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的，C错误； D．新型无机非金属材料在性能上比传统无机非金属材料有了很大的提高，可适用于不同的要求，耐高温陶瓷属于新型无机非金属材料，D正确； 故选：C。 考向03 化学与能源 1．（2024·河北省·三模）硅锰原电池是一种新型电池，因其供电稳定，储存量丰富而备受关注。硅锰原电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电过程中，正极区溶液增大 B．电极上的电极反应式为 C．导线上每通过，正极区溶液质量增加 D．若将质子交换膜换为阴离子交换膜，电解液换为溶液，电池的电流更平稳 【答案】A 【详解】A．放电过程中，负极区每转移，生成并移向正极区，正极的电极反应式为，正极区每转移，消耗，溶液增大，故A项正确； B．电极上发生反应的电极反应式为，故B项错误； C．由正、负极电极反应式可知，导线上每通过，会有移向正极区，同时溶解，所以正极区溶液质量增加，故C项错误； D．若将质子交换膜换为阴离子交换膜，电解液换为溶液，Si会与溶液直接反应，故D项错误； 故本题选A。 2．（2025·陕西省榆林市·模拟）新型太阳能氢气面板可以直接从空气中提取水、利用光电解水产生氢气，将氢气储存，可用于燃料电池。工作原理如图所示： 下列说法不正确的是 A．太阳能电池光伏板工作原理与硅原子电子跃迁有关 B．电解水的阳极反应是 C．燃料电池的正极反应是 D．燃料电池生成的水从负极一侧流场板层排出 【答案】D 【详解】A．太阳能电池光伏板工作原理主要是光电效应，与硅原子电子跃迁有关，A正确； B．据分析，电解水的阳极产生氧气，电极反应式是，B正确； C．燃料电池的正极上氧气被还原，氢离子参与下，得电极反应式是，C正确； D．图2中负极方程式为H2-2e-=2H+，，结合选项C，燃料电池生成的水从正极一侧流场板层排出，D不正确； 选D。 3．（2024·辽宁省沈阳市·三模）某全固态薄膜锂离子电池的工作示意图如下，电极a为锂硅合金（），其放电时的反应为：，电极b为镍钴锰三元材料通常可以表示为：，电解质选用固态，下列说法中错误的是 A．放电时从负极材料脱出，经电解质嵌回正极 B．放电时通过电路电子时，电解质损失 C．充电时电极a与外接电源负极相连 D．充电时阳极反应为： 【答案】B 【详解】A．由分析和图知，放电时从负极材料脱出，经电解质嵌回正极，A正确； B．放电时通过电路电子时，负极生成，正极消耗，电解质不变，B错误； C．充电时电极a为阴极与外接电源负极相连，C正确； D．由分析知，充电时阳极反应为：，D正确； 故选B。 4．（2025·湖南省长沙市·模拟）科学家提出了一种基于电催化多硫化物循环的自供能产氢体系，如下图所示。通过将锌-多硫化物电池与电解制氢装置集成，最大化利用了间歇性太阳光，实现日夜不间断的自供电的H2生产。下列说法正确的是 A．硅太阳能电池、锌-多硫化物电池均可实现化学能向电能的转化 B．夜间工作时，应将电极ac、bd分别连接 C．日间工作时，b极的电极反应式为+S2-+2e-= D．H2生产装置中可以使用阳离子交换膜 【答案】D 【详解】A．硅太阳能电池将太阳能转化为电能，A错误； B．左侧锌-多硫化物电池夜间作电源，给H2生产装置通电，电解产生H2，分析可知，应将电极ad、bc分别连接，B错误； C．白天工作时，锌-多硫化物电池处于充电状态，b电极是阳极，发生氧化反应，电极反应式为+S2--2e-=，C错误； D．阴极d发生反应；2H2O+2e-=H2↑+2OH-，若使用阳离子交换膜，Na+向阴极区迁移，D正确； 故答案为：D。 5．（2024·陕西省咸阳市·一模）锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、环境友好等优点，一种纳米硅基锂电池是新型二次电池，电池反应原理如图所示，电池反应式为。 下列说法不正确的是 A．电解液不能选用或者LiCl的水溶液 B．电池放电时从b极脱嵌，而充电时，从a极脱嵌 C．充电时，a极反应式为 D．该电池工作时，每转移，两极质量变化之差为7g 【答案】D 【详解】A．锂能与水反应生成氢氧化锂和氢气，所以纳米硅基锂电池的电解液不能选用硫酸锂或氯化锂水溶液，故A正确； B．由分析可知，放电时，电极b为原电池的负极，LixSi在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和硅，锂离子从b极脱嵌，充电时，电极a为阳极，铁和硫化锂在阳极失去电子发生氧化反应生成二硫化铁和锂离子，锂离子从a极脱嵌，故B正确； C．由分析可知，充电时，与直流电源正极相连的电极a为电解池的阳极，铁和硫化锂在阳极失去电子发生氧化反应生成二硫化铁和锂离子，电极反应式为，故C正确； D．由分析可知，电池工作时，转移1mol电子，负极减少1mol锂离子，正极增加1mol锂离子，则两极质量变化之差为1mol×7g/mol+1mol×7g/mol=14g，故D错误； 故选D。 考向04 化学与材料 1．（2025·山东省Eternal7社区·模拟）2024年巴黎奥运会不仅是全球体育健儿的竞技舞台，也是各种创新材料和技术的展示窗口。下列有关化学材料描述错误的是 A．太阳能光伏板在奥运村广泛安装，转换太阳能为电能，材料主要是硅单质，为无机非金属材料 B．奥运火炬燃料丙烷、丁烷等属于烃，燃烧热值高、化学性质较稳定 C．“PARIS 2024”手环所采用的硅橡胶属于无机非金属材料 D．奥运场馆建设常用的材料有钢材、混凝土、玻璃，钢材属于合金，混凝土、玻璃属于混合物 【答案】C 【详解】A．太阳能光伏板把太阳能转化为电能，材料主要是硅单质，为无机非金属材料，A正确； B．丙烷、丁烷属于烷烃，化学性质较稳定，能燃烧，其燃烧热值高，B正确； C．硅橡胶虽然含有硅元素，但其主体结构是由有机硅高分子链构成，这决定了它在性质上更接近于有机高分子材料。因此，将硅橡胶归类为新型无机非金属材料是不准确的。实际上，硅橡胶的独特性能和广泛应用，更多地体现了有机高分子材料在现代科技领域中的重要地位，C错误； D．钢材是由铁和碳等元素组成的合金，混凝土是由水泥、骨料(如砂、石等)和水按照一定比例混合而成的混合物，玻璃中含硅酸盐和二氧化硅等，玻璃是混合物，D正确； 本题选C。 2．（2025·河北省·模拟）科技的发展离不开化学材料的助力，下列表述正确的是 A．硅、二氧化硅、氮化硅、碳纳米管、石墨烯均属于新型无机非金属材料 B．合金的熔点均比各成分金属的熔点低 C．树脂、合成纤维、合成橡胶并称为三大合成材料 D．稀土元素是指镧系金属元素，在钢中添加稀土元素可以增加钢的塑性、韧性等 【答案】A 【详解】A．传统的无机非金属材料通常为硅酸盐材料，包括水泥、玻璃、陶瓷等，硅、二氧化硅、氮化硅、碳纳米管、石墨烯等均属于新型无机非金属材料，A项正确； B．大多数合金的熔点比各成分金属的熔点低，少数合金的熔点比成分金属高(如锆钛合金)，B项错误； C．三大合成材料包括塑料、合成橡胶、合成纤维，树脂不属于三大合成材料，C项错误； D．稀土元素是指镧系金属元素以及钪和钇，共17种元素，D项错误； 故选A。 3．（2025·吉林省吉林市·一模）下列有关单质的说法正确的是 A．工业上采用电解熔融氯化铝的方法冶炼单质铝 B．单质钠着火时可用泡沫灭火器灭火 C．工业上用焦炭还原石英砂可以制得高纯硅和二氧化碳 D．温度计水银球若被打破可用单质硫处理洒落的水银 【答案】D 【详解】A．氯化铝是共价化合物，工业上采用电解熔融氧化铝的方法冶炼单质铝，故A错误； B．钠燃烧生成过氧化钠，过氧化钠能够与水、二氧化碳反应生成氧气，所以钠着火不能使用泡沫灭火器灭火，可以使用砂子灭火，故B错误； C．工业上用焦炭还原石英砂可以制得粗硅和一氧化碳，故C错误； D．Hg和S反应生成HgS，温度计水银球若被打破可用单质硫处理洒落的水银，故D正确； 选D。 4．（2024·广东省汕头市·三模）化学促进科技进步和社会发展，同时与生活密切相关。下列叙述正确的是 A．漂白粉与盐酸可混合使用以提高消毒效率 B．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维 C．T-碳(T-Carbon)是中科院预言的一种三维碳结构晶体，其与互为同位素 D．“运-20”机身采用钨碳合金比纯金属钨具有更高的强度和韧性 【答案】D 【详解】A．漂白粉与盐酸能发生反应生成氯气，不能混合使用，故A错误； B．二氧化硅用于制造光导纤维，故B错误； C．T-碳与C60均为碳单质，互为同素异形体，故C错误； D．一般情况下合金比其组分金属的强度和韧性更高，故D正确； 故答案选D。 5．（2025·陕西省宝鸡市·质检）从古至今，人类的生活、生产都离不开材料的应用。下列说法正确的是 A．歼－20上采用的氮化镓涂层，属于新型金属材料 B．人民币票面文字处采用了含Fe3O4的磁性油墨，Fe3O4常用作红色颜料 C．北斗卫星上使用的硅太阳能电池阵，利用SiO2将太阳能转化为电能 D．神舟十七号返回舱降落回收过程中使用了芳纶制作的降落伞，芳纶是有机高分子材料 【答案】D 【详解】A．氮化镓（GaN）是一种半导体材料，不是金属材料，A错误； B．Fe3O4为黑色固体，常用作红色颜料的是Fe2O3，B错误； C．硅太阳能电池阵是利用硅半导体的性质将太阳能转化为电能，C错误； D．芳纶是一种有机高分子材料，具有高强度和耐热性，常用于制作降落伞等，D正确； 答案选D。 1．（2024·陕西省渭南市·三模）重铬酸钾(K2Cr2O7)是一种重要的化工原料，可用于制铬矾、火柴、铬颜料，并供鞣革、电镀、有机合成等。工业上以铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2，质量分数为67.2%，杂质主要为硅、铁、铝的氧化物]为原料制备重铬酸钾的工艺流程如图所示： 已知： ①焙烧时Fe(CrO2)2中的Fe元素转化为NaFeO2，Cr元素转化为Na2CrO4；铝的氧化物转化为NaAlO2。 ②Fe(CrO2)2的摩尔质量为224g/mol，K2Cr2O7的摩尔质量为294g/mol。 ③矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c(mol•L-1)的对数值与pH的关系如图所示。 某化工厂利用1000kg铬铁矿为原料，制备重铬酸钾。 请回答下列问题： (1)写出“焙烧”过程中发生的主要反应的化学方程式： 。 (2)“水浸”所得滤渣1的主要成分是Fe(OH)3，写出生成此滤渣的离子方程式： 。 (3)在“中和”步骤中加冰醋酸调节pH约等于7，中和后滤渣2的主要成分是 (填化学式)。 (4)“酸化”时加冰醋酸调节pH约等于5，写出酸化过程中发生反应的离子方程式： 。 (5)工序I经过滤、洗涤后获得粗产品，经工序Ⅱ得到661.5kg产品，则工序Ⅱ的操作方法是 ，生产过程的产率为 。 (6)测定产品中K2Cr2O7含量：称取样品2.50g配成250mL溶液，取25.00mL于锥形瓶中，加入足量稀硫酸和几滴指示剂，用0.1000mol•L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准液进行滴定。三次实验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平均体积为25.00mL。则样品中K2Cr2O7的纯度为 。(滴定过程中发生的反应为Cr2O+Fe2++H+→Cr3++Fe3++H2O) 【答案】(1)4Fe(CrO2)2+10Na2CO3+7O2 8Na2CrO4+4NaFeO2+10CO2 (2)+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-(3)H2SiO3、Al(OH)3 (4)2+2CH3COOH= +2CH3COO-+H2O(5) 重结晶 75%(6)49% 【详解】（1）由分析可知，焙烧过程中发生的主要反应为Fe(CrO2)2与碳酸钠、氧气反应生成铬酸钠、NaFeO2和二氧化碳，反应的化学方程式为4Fe(CrO2)2+10Na2CO3+7O2 8Na2CrO4+4NaFeO2+10CO2； （2）由分析可知，水浸发生的反应为NaFeO2与水反应生成氢氧化铁沉淀和氢氧化钠，反应的离子方程式为+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-； （3）由分析可知，在“中和”步骤中加冰醋酸调节pH约等于7，目的是将硅酸钠、偏铝酸钠转化为硅酸、氢氧化铝沉淀，铬酸钠部分转化为重铬酸钠，中和后滤渣2为：H2SiO3、Al(OH)3； （4）酸化时加冰醋酸调节pH约等于5的目的是将溶液中的铬酸钠转化为重铬酸钠，反应的离子方程式为2+2CH3COOH= +2CH3COO-+H2O； （5）由分析可知，工序I为经过滤、洗涤后获得重铬酸钾粗产品，工序Ⅱ为粗产品经重结晶得到重铬酸钾，铬铁矿主要成分为Fe(CrO2)2，质量分数为67.2%，1000kg铬铁矿中m[Fe(CrO2)2]= 1000kg×67.2%=672kg，由Cr元素质量守恒，则，解得m(K2Cr2O7)=882kg，得到661.5kg产品，生产过程的产率为； （6）滴定过程中发生的反应为：+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，三次实验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平均体积为25.00mL，则样品中K2Cr2O7的纯度为×100%=49%。 2．（2024·陕西省宝鸡市·一模）孔雀石主要成分是，还含少量及硅的氧化物，实验室以孔雀石为原料制备硫酸铜晶体的步骤如下： 有关物质沉淀的pH数据如下： 物质 开始沉淀 完全沉淀 (1)步骤Ⅰ加稀硫酸充分反应，过滤得到滤渣的主要成分是 填化学式，该物质进一步提纯后可用于制造 。提高步骤Ⅰ反应速率的措施是 (写一条即可)。 (2)步骤Ⅱ中试剂①应选用试剂 填代号。 a. b.稀 c.双氧水      d.氯水 相关反应的离子方程式为： 。 (3)步骤Ⅲ加入CuO调节溶液的pH至 (填写范围)，目的是 。 (4)步骤Ⅳ获得硫酸铜晶体的操作中，必须采取的实验措施是 。 (5)常温下的，若要将溶液中的转化为沉淀，使溶液中降低至，必须将溶液调节至 。 (6)用和孔雀石反应可以制得金属铜，已知1mol氨气通过灼热的可以产生金属铜，则该反应的化学方程式为 。 【答案】(1) SiO2 光导纤维 固体研磨 (2) c (3) 3.2≤PH<4.7 保证Fe3+完全沉淀，而Cu2+不沉淀 (4)保持一定的酸度，抑制Cu2+水解(5)2 (6) 【详解】（1）步骤Ⅰ所得沉淀主要成分为SiO2，二氧化硅可用于光导纤维，提高步骤Ⅰ反应速率的措施是固体研磨、适当升温等； （2）步骤Ⅱ中加入试剂①目的是能够将亚铁离子为铁离子，且不会引入杂质，加入H2O2能够将亚铁离子为铁离子，过氧化氢被还原为水，发生反应为：H2O2+2Fe2++2H+═2Fe3++2H2O； （3）加入氧化铜调节溶液PH保证铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀，需要控制的溶液pH范围为3.2≤pH<4.7，目的是保证铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀； （4）步骤Ⅳ需要加热蒸发得到硫酸铜晶体，此过程会促进铜离子的水解，所以必须采取的实验措施是保持一定的酸度，抑制Cu2+水解； （5）由，常温下，pH=2； （6）孔雀石主要成分为Cu2(OH)2CO3，氨气具有还原性，可以将其还原为Cu，同时生成氮气、二氧化碳和水，根据电子转移守恒配平得。 3．（2024·辽宁省沈阳市·模拟）镍及硫酸镍在新型材料、新型电池的生产中有着十分广泛的应用。工业上以硫化镍矿(含少量杂质硫化铜、硫化亚铁)为原料制备纯镍或硫酸镍的流程如下： 已知：①氧化性：Cu2+>H+(酸)>Ni2+>Fe2+>H+(水)； ②常温下溶度积常数：Ksp(NiS)=1.07×10-21、Ksp(CuS)=1.27×10-36。 (1)步骤①中焦炭和石英也可用于工业制粗硅，则工业制粗硅化学反应为 ；炉气使酸性高锰酸钾溶液褪色的离子方程式为 。 (2)步骤⑥以MS(含CuS)作阳极、NiSO4溶液作电解液电解可在 极(填“阴”或“阳”)获得粗镍。粗镍的电解精炼需要将电解液的pH控制在2~5之间，下列有关说法错误的是 (填序号)。 A．防止溶液的酸性过强造成H+放电，在阴极生成H2 B．防止溶液的酸性过弱使Ni2+转化成Ni(OH)2沉淀 C．若溶液的pH<2，可加入NiO或Ni(OH)2固体调节溶液的pH D．使粗镍中所含的杂质Cu在阳极放电而进入电解液中 (3)化学上常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol·L-1时该离子沉淀完全。步骤③所得的NiSO4溶液中通常含有Cu2+，若该溶液中的c(Ni2+)=0.107mol·L-1，请通过计算说明可通过在溶液中加入NiS的方法除去溶液中Cu2+的原因： 。 (4)硫化镍晶胞如图1所示，单原子层硫化镍的结构如图2所示。 ①图1中，原子坐标参数：A(0，0，0)B(0.5，0，0.5)，则C原子的坐标参数为 。 ②单层硫化镍晶体图2中，已知硫离子半径为apm，忽略镍离子半径，NA是阿伏加德罗常数的值。则单层硫化镍晶体每平方米含硫化镍的质量为 g。 【答案】(1) (2) 阴 D (3)由可得此时溶液中，再由可知，所得溶液中残留的，所以Cu2+离子已经完全沉淀，因此可通过向溶液中加热NiS除去杂质Cu2+ (4) 【详解】（1）焦炭和石英也可用于工业制粗硅，则工业制粗硅化学反应方程式：；炉气中含有SO2，SO2具有强的还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化变为H2SO4，KMnO4被还原为无色Mn2+而使酸性高锰酸钾溶液紫色褪色，根据原子守恒、电子守恒、电荷守恒，可得相应的离子方程式为：； （2）在用电解方法制粗镍时，阳极上主要是NiS失电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为：，在阴极上Ni2+得到电子被还原生成Ni，而得到粗镍； A．由于离子的氧化性：H+(酸)＞Ni2+放电，当溶液pH＜2时，c(H+)较大，易在阴极放电生成H2，导致不能得到金属Ni，因此要控制溶液pH＜2，A正确； B．当pH＞5时，溶液中c(OH-)增大，Ni2+易与溶液中OH-结合生成Ni(OH)2沉淀，B正确； C．向溶液中加入NiO或Ni(OH)2时能消耗溶液中过多的H+，因而可以调节溶液pH，但又不会引入新的杂质，C正确； D．由于Ni的金属性比Cu强，所以粗镍中所含有的杂质Cu不会在阳极上放电而进入电解液中，D错误； （3）若溶液中的c(Ni2+)=0.107 mol/L，向溶液中加入NiS后，则由可得此时溶液中，再由可知，所得溶液中残留的，所以Cu2+离子已经完全沉淀，因此可通过向溶液中加热NiS除去杂质Cu2+； （4）①C位于晶胞体心，其坐标参数； ②图2中可用切割法切出正六面形最小基元，该单元中含3个S2-，3个Ni2+，六边形面积：，则每平方米含硫化镍的质量。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$