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科普阅读题
阅读材料,完成下列小题。
“生命吸管”(下图)可以解决野外极限环境中的饮水问题。其内部构造及含有的物质如图所示。棉的过滤精度通常在1—5微米之间,能够过滤掉大部分肉眼可见的杂质。棉的主要成分为聚丙烯【】纤维。抗菌球利用其强氧化性杀灭细菌或抑制细菌生长繁殖。
1.根据上面图文描述,下列说法正确的是
A.自然界的水经过生命吸管后可变成纯水
B.生命吸管净水过程均属于物理变化
C.活性炭可以除去水中颜色、异味、盐类
D.生命吸管有使用限制,一段时间后要更换内芯
2.查阅资料可知:聚丙烯可由丙烯(化学式:)发生反应而得到。下列有关说法不正确的是
A.聚丙烯中碳、氢元素质量比为
B.聚丙烯在氧气中完全燃烧产物为水和二氧化碳
C.每个丙烯分子由3个碳原子、6个氢原子构成
D.聚丙烯的相对分子质量为
3.南京大学邹志刚院士、姚颖方教授团队的研究表明,月壤在光伏电解水和光热催化二氧化碳加氢反应中具有较高的性能和选择性。
嫦娥五号月壤是月球表面非常年轻的玄武岩,这种矿物中富含铁、钛等人工光合成中常用的催化剂成分。研究团队采用机器学习等方法,对月壤材料结构进行了多次分析,明确嫦娥五号月壤中主要的晶体成分大约有24种,其中可作为人工光合成的良催化剂有钛铁矿、氧化钛、羟基磷灰石、以及多种铁基化合物等8种,同时,月壤表面具有丰富的微孔和囊泡结构,这种微纳结构进一步提高了月壤的催化性能。
研究团队针对月球环境,提出利用月壤实现地外人工光合成的可行策略与步骤(如第17题图所示)。这项工作为建立适应月球极端环境的原位资源利用系统提供了潜在方案,并且只需要月球上的太阳能、水和月壤。基于该系统,人类或可实现“零能耗”的地外生命保障系统,真正支持月球探测、研究和旅行。
依据上文,回答问题。
(1)第1步存在能量转化,先将太阳能转化为 能,然后用于分解水,其反应方程式为 。
(2)钛铁矿的主要成分为,也可以将其表示为的形式,则钛铁矿中铁元素的化合价为 。
(3)第3步二氧化碳加氢的光热催化反应,月壤作催化剂,可生成甲醇()和水,写出其反应方程式 ,生成的甲烷也是月球基地的重要物质,试写出其中一种用途 。
(4)月壤表面具有丰富的 结构,进一步提高了月壤的催化性能。
4.阅读科普短文,回答下列问题:
钠是一种银白色金属,质软,密度为,化学性质很活泼。钠遇水立即发生剧烈反应,生成氢氧化钠和氢气。实验室,通常将钠保存在煤油中。金属钠在工业上具有非常重要的用途。利用钠的强还原性,在一定条件下可将钛、锆等稀有金属从其氯化物中置换出来。工业上通常采用电解熔融氯化钠的方式制取单质钠。阅读分析,解决问题:
(1)在实验室,将钠保存在煤油中的原因是 。
(2)写出钠和水发生反应的化学方程式 。
(3)工业上制取金属钠的原理属于 (填基本反应类型)。
(4)金属镁与钠位于元素周期表中同一周期,其化学性质却没有钠活泼,请从原子结构分析其原因是 。
(5)铜的活泼性不如钠,但也能置换出硝酸银中的银。如图是铜丝插入硝酸银溶液中反应的微观示意图,写出发生反应的化学方程式 ,从微观粒子变化的角度分析该反应的实质是 。
5.阅读下列化学科普知识。
石墨烯(化学式为C)是21世纪最具前景的新型纳米材料,它是一种单层碳原子晶体,是目前为止最薄的二维纳米碳材料。其微观结构如图1所示。石墨烯具有优良的性能,在纺织、电子等领域应用广泛。
纺织面料掺入石墨烯后,在低温情况下,石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体,改善人体微循环系统,促进新陈代谢。另外石墨烯还能影响菌体的正常代谢,从而使菌体无法吸收养分直至死亡。不同面料中掺入石墨烯后的抗菌效果如图2所示。科学家提出,给石墨烯“打上”许多特定大小的孔,制成单层纳米孔二维薄膜,可进行海水淡化,其工作原理(如图3)所示。
科学家用一种非常简单易行的机械剥离法得到石墨烯之后,工业上可采用甲烷气体(CH4)在高温和催化剂的作用下分解制取石墨烯,并产生氢气。
(1)石墨烯和金刚石都是由碳元素组成的单质,它们的物理性质存在明显差异,原因是 (微观角度分析)。
(2)纺织面料中掺入石墨烯后具有的优点有 (任写一条)。
(3)下列有关说法正确的有___________(填字母)。
A.抑菌率越高,表明抗菌性能越弱
B.面料的抑菌率与面料种类、菌体种类均有关
C.石墨烯纺织面料的抗菌性能比普通面料强
D.石墨烯与氧气反应只能生成CO
(4)利用石墨烯海水淡化膜净化海水,该过程类似于 (填操作名称)。
(5)请写出工业上制取石墨烯的化学方程式为 。
6.阅读下面的科普短文,回答相关问题。
2020年9月22日,中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布;“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”中国碳达峰、碳中和目标(以下简称“双碳”目标)的提出,在国内国际社会引发关注。
通俗来讲,碳达峰指二氧化碳排放量在某一年达到了最大值,之后进入下降阶段;碳中和则指一段时间内,特定组织或整个社会活动产生的二氧化碳,通过植树造林、海洋吸收、工程封存等自然、人为手段被吸收和抵消掉,实现人类活动二氧化碳相对“零排放”。
自然界中二氧化碳的消耗主要依靠绿色植物的光合作用,原理是:在酶催化作用下先将二氧化碳转化为葡萄糖,再经过复杂的变化转化为其他有机化合物。
我国科学家利用二氧化碳人工合成淀粉,其过程为:在不同催化剂的作用下,先将二氧化碳和氢气转化为甲醇(CH3OH)和水,再经过较复杂的变化将甲醇转化为淀粉。经检测,人工合成淀粉与光合作用生成的淀粉相同。
请回答以下问题:
(1)从能量转化角度看,绿色植物固定了 将其转化为化学能。
(2)温度对某农作物光合作用速率的影响如图所示,其中BC段光合作用速率随温度的升高而快速减小的原因是 。
(3)在催化剂的作用下,二氧化碳和氢气转化为甲醇(CH3OH)和水,该反应的化学方程式为 。
(4)二氧化碳合成甲醇反应时使用过量H2的目的是 。
(5)葡萄糖、淀粉都属于糖类,但性质差异较大,其原因是: 。
(6)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。下列物质中能作为捕碳剂的是___________。
A.NaOH B. C.Na2SO4 D.NH4Cl
(7)工业生产尾气中的CO2捕获技术之一是氨水溶液吸收技术,工艺流程是将烟气冷却至20℃后用氨水吸收过量的CO2.烟气需冷却至20℃左右的可能原因是 。
7.阅读下面材料。
材料一:我国是世界上锌冶炼最早的国家。明代宋应星所著的《天工开物》中有关“火法”炼锌的工艺记载是:“每炉甘石(主要成分是碳酸锌)十斤装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼(反应后生成一氧化碳)垫盛,其底铺薪,发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅(锌)也。”此工艺过程分解模拟如图。(已知:Zn的冶炼温度为904℃,Zn的沸点为906℃)由于还原温度与沸点非常接近,还原后获得的是气态锌。如果没有快速冷凝的回收装置,气态锌会迅速氧化或与炉气中的二氧化碳作用,成为氧化锌。
材料二:《宋会要辑稿》记载:“浸铜之法,先取生铁打成薄片,……浸渍数日,铁片为胆水(硫酸铜溶液)所薄,上生赤煤,取出刮洗……入炉烹炼,……方成铜。”
请结合图文信息,分析思考,解决问题。
(1)我国古代冶锌晚于铁和铜,结合已知信息,分析说明其中的原因是 。
(2)生铁属于 (填“纯净物”“混合物”)。
(3)高温炉内,碳酸锌(ZnCO₃)在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成Zn和CO,反应的化学方程式为 。该反应生成物中碳元素的化合价为 价。
(4)“铁片为胆水所薄”发生反应的化学方程式为 ,该反应属于 (填基本反应类型)。
(5)对钢铁制品进行“发蓝”处理,使其表面生成一层致密的氧化膜,能有效防止钢铁锈蚀。
①“发蓝”过程属于 (填“物理”或“化学”)变化。
②“发蓝”能防止钢铁锈蚀的原因是 。
(6)某学习小组同学欲从废旧电脑的某些零部件中回收金属银,设计流程如图所示。
①步骤Ⅰ中加入足量稀硫酸后发生反应的化学方程式为 。
②溶液X中只含有一种溶质,该溶质为 。
参考答案
1.D 2.A
1.A、自然界的水经过生命吸管后,水中仍可能含有一些可溶性的离子等物质,无法变成纯水,A项错误:
B、生命吸管在净水过程中, PP 棉过滤、活性炭吸附属于物理变化,而抗菌球利用强氧化性杀灭细菌或抑制细菌生长繁殖,发生了化学变化,并非均属于物理变化,B项错误;
C、活性炭具有吸附性,可以除去水中的色素和异味,但不能除去水中的盐类,因为盐类是溶解在水中以离子形式存在,活性炭无法吸附离子,C项错误;
D、 PP 棉在过滤过程中会拦截杂质,活性炭吸附一段时间后吸附能力会下降,抗菌球的强氧化性物质也会逐渐消耗,所以生命吸管有使用限制,一段时间后需要更换内芯,D项正确;
故选:D。
2.A、聚丙烯的化学式为 (C3H6)n ,碳、氢元素的质量比为 6 : 1 ,A项错误;
B、聚丙烯只含有碳、氢两种元素,根据质量守恒定律,在氧气中完全燃烧产物为水和二氧化碳,B项正确;
C、由丙烯的化学式:C3H6可知,每个丙烯分子由3个碳原子、6个氢原子构成,C项正确;
D、聚丙烯的相对分子质量为 (12×3+1×6)×n=42n ,D项正确;
故选:A。
3.(1) 电
(2)
(3) 作燃料(合理即可)
(4)微孔和囊泡
(1)由图可知,第1步太阳能先转化成电能,然后水通电分解生成氢气和氧气,反应的化学方程式为:;
(2)FeO中氧元素显-2价,设铁元素化合价为x,根据化合物化合价正负代数和为0,x+(-2)=0,x=+2;故中铁元素化合价为+2;
(3)第3步二氧化碳加氢的光热催化反应,月壤作催化剂,可生成甲醇(CH3OH)和水,反应的化学方程式为:;甲烷具有可燃性,可作燃料;
(4) 由题中信息可知,月壤表面具有丰富的微孔和囊泡结构,这种微纳结构进一步提高了月壤的催化性能。
4.(1)钠化学性质活泼,钠的密度比煤油大且不与煤油反应,可隔绝空气和水
(2)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
(3)分解反应
(4)镁与钠电子层数相同,镁原子的质子数比钠原子多一个,对最外层电子的吸引力更强,最外层电子更难失去
(5) Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 铜原子失去电子变成铜离子,银离子得到电子变成银原子,即铜原子和银离子之间发生了电子转移
(1)钠的化学性质很活泼,钠遇水立即发生剧烈反应,而钠的密度比煤油大,且钠不与煤油反应,将钠保存在煤油中可隔绝空气和水,防止钠与空气中的氧气、水等物质发生反应。在实验室,将钠保存在煤油中的原因是钠化学性质活泼,钠的密度比煤油大且不与煤油反应,可隔绝空气和水;
(2)钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;
(3)工业上采用电解熔融氯化钠制取单质钠, 同时生成氯气,该反应是由一种化合物生成两种单质,符合 “一变多” 的特点,属于分解反应;
(4)镁与钠位于同一周期,电子层数相同,镁原子的质子数比钠原子多一个,对最外层电子的吸引力更强,最外层电子更难失去,所以镁的化学性质不如钠活泼;
(5)铜丝插入硝酸银溶液中,铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银,化学方程式为Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag;从微观粒子变化的角度分析,该反应的实质是铜原子失去电子变成铜离子,银离子得到电子变成银原子,即铜原子和银离子之间发生了电子转移。
5.(1)碳原子的排列方式不同
(2)改善人体微循环系统,促进新陈代谢(合理即可)
(3)BC
(4)过滤
(5)CH4C+2H2
(1)石墨烯和金刚石都是由碳元素组成的单质,它们的物理性质存在明显差异,原因是碳原子的排列方式不同,故填:碳原子的排列方式不同;
(2)由题中信息可知,纺织面料掺入石墨烯后,在低温情况下,石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体,改善人体微循环系统,促进新陈代谢。另外石墨烯还能影响菌体的正常代谢,从而使菌体无法吸收养分直至死亡,故填:改善人体微循环系统,促进新陈代谢(合理即可);
(3)A、由题给信息可知,抑菌率越高,表明抗菌性能越强,故选项说法不正确;
B、由图2可知,不同的面料对不同的菌体的抑菌率不同,面料的抑菌率与面料种类、菌体种类均有关,故选项说法正确;
C、由题中信息可知,石墨烯能影响菌体的正常代谢,从而使菌体无法吸收养分直至死亡,故选项说法正确;
D、石墨烯在氧气中完全燃烧会生成CO2,故选项说法不正确;
故选BC;
(4)石墨烯海水淡化膜允许水分子通过,该过程类似于过滤操作,故填:过滤;
(5)工业上可采用甲烷气体(CH4)在高温和催化剂的作用下分解制取石墨烯,并产生氢气,反应的化学方程式为CH4C+2H2,故填:CH4C+2H2。
6.(1)太阳能
(2)BC段温度过高,酶在高温下失活,导致光合作用速率迅速下降
(3)
(4)增大反应物浓度,可以使反应向生成甲醇方向移动,从而提高二氧化碳的转化率
(5)分子构成不同
(6)AB
(7)有助于减少氨的挥发并提高对二氧化碳的吸收效率
(1)自然界中二氧化碳的消耗主要依靠绿色植物的光合作用,原理是:在光照和酶催化作用下先将二氧化碳转化为葡萄糖,再经过复杂的变化转化为其他有机化合物,从能量转化角度看,绿色植物固定了太阳能将其转化为化学能;
(2)光合作用需酶参与催化,温度过高时酶变性失活,反应速率便会迅速降低。BC段温度过高,酶在高温下失活,导致光合作用速率迅速下降;
(3)在催化剂的作用下,二氧化碳和氢气转化为甲醇(CH3OH)和水,该反应的化学方程式为;
(4)二氧化碳合成甲醇反应时使用过量H2的目的是增大反应物浓度,可以使反应向生成甲醇方向移动,从而提高二氧化碳的转化率;
(5)由分子构成的物质,分子是保持物质化学性质的最小粒子,葡萄糖、淀粉都属于糖类,但性质差异较大分子结构不同不同种分子的化学性质不同;
(6)强碱溶液(利用氢氧化钠和氢氧化钙溶液)均能与二氧化碳反应,从而起到捕碳作用;而硫酸钠、氯化铵均不具备明显吸收二氧化碳的能力,故选AB;
(7)烟气温度若过高,氨水易大量挥发且二氧化碳溶解度下降,不利于吸收;将烟气冷却至20℃左右有助于减少氨的挥发并提高对二氧化碳的吸收效率。
7.(1)锌的金属活动性比铁和铜强,锌容易被氧化
(2)混合物
(3) +2
(4) 置换反应
(5) 化学 能隔绝氧气和水
(6) 硝酸铜/
(1)我国古代冶锌晚于铁和铜,是因为锌的金属活动性比铁和铜强,锌容易被氧化;
(2)生铁是铁的合金,属于混合物;
(3)煤的主要成分是碳,碳酸锌与碳在高温条件下反应生成锌和一氧化碳,化学方程式为;
一氧化碳中氧元素的化合价为-2,根据在化合物中各元素化合价的代数和为零,则一氧化碳中碳元素的化合价为+2;
(4)“铁片为胆水(硫酸铜溶液)所薄”,即铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,化学方程式为;该反应符合一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物,属于基本反应类型中的置换反应;
(5)①对钢铁制品进行“发蓝”处理,使其表面生成一层致密的氧化膜,该过程中有新物质生成,属于化学变化;
②“发蓝”能防止钢铁锈蚀的原因是能隔绝氧气和水;
(6)①粗产品中含有铜、银、铝,步骤Ⅰ向粗产品中加入足量稀硫酸,根据金属活动性,铜、银与稀硫酸均不反应,铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,化学方程式为;
②粗产品中含有铜、银、铝,步骤Ⅰ向粗产品中加入足量稀硫酸,铜、银与稀硫酸均不反应,铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,则充分反应后过滤得到的固体中含有铜、银,步骤ⅠⅠ向固体中加入适量硝酸银溶液,铜与硝酸银反应生成银和硝酸铜,则充分反应后过滤得到的溶液X中只含有硝酸铜。
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