(3)工程设计与物化-【练客中考】2026年浙江新中考科学培优专题（合订本）

(三)工程设 (2024. 1.(2025杭州拱墅区一模)锦绣项目化小组开展“自 制制氧机”的工程实践活动。 【探秘原理】市场上的制氧机按制氧原理主要分三 类：空气分离制氧、电解水制氧和化学试剂制氧。 (1)某品牌制氧机以空气为原料，当空气经过分子 筛时，氮气和氧气分离，获得高浓度的氧气，其微 观示意图如图甲所示。则该制氧机制得的“氧气” 属于 (选填“纯净物”或“混合物”)。 全部 经过 00氧气分子 ●氨气分子 通过前 分子筛 通过后 甲 (2)若要通过分解反应制备氧气，一定不能选用的 反应物是 (填字母)。 A.氯酸钾(KCIO3) B.氯化铵(NH,CI) C.过氧化氢(H202) 【自制制氧机】(3)项目小组利用饮料瓶、吸管、输 液管等废旧物品设计并制作了如图乙装置。装置 中一个是制氧仓，放入制氧剂后 A瓶 B瓶 可产生氧气；另一个是加湿仓， 氧气经过该仓后变得清洁湿润。 则 瓶为加湿仓。 乙 2.为了解决人们在野外生活和工 作时的饮水问题，小金开展了便携式野外净水器 的设计和制作活动， (一)设计方案如图甲所示（其中箭头表示预设的 水流方向)： (1)为了确保水流按 净水出口 预设方向，原水进口 和净水出口需要安 滤料丙 净水装置 (滤料) 装单向阀，单向阀类 滤料乙 似于人体心脏中心 滤料甲 房和心室之间的 加压装置 原水斤 (活塞) (填结构 进口三 加压装置（活塞室） 名称)。 甲 (2)为了使水质符合 饮用水标准，小金选择了三种滤料去除原水中的 杂质，三种滤料的用途如表所示，则滤料甲、乙、丙 分别为 (按序填写编号)。 初中科学培 计与物化 32) 滤料编号 用途 去除水中的泥沙、悬浮物等大颗粒污 ① 染物 去除大分子有机物、重金属离子和细 ② 菌等 去除残留的细菌、小分子有机物、重金属 ③ 离子和异味等 (3)为了使净水器出水快，需要通过加压装置吸水 和压水。下列设计中手柄均可带动活塞做直线往 复运动，其中能达到人推拉手柄省力这一目的的 是 (填字母)。 柄 点 较链 (二)小金按其设计方案完成了净水器的制作，并 对净水器的净水效果进行检测。 已知随着滤料内污染物增加，净水流速会降低，当 其低于250毫升/分时，需对滤料进行处理。图乙 为净水器对三种地表水体进行净水实验，得到的 净水流速随净水量变化的图像。 ↑净水流速（毫升·分 700 600 500 400A 300L 200 水体 100 体2 一水体3 09 10 203040净水量/升 乙 据此判断，在不处理滤料的情况下，此净水器 (选填“能”或“不能”)从以上三种地表水体 中获取30升净水。 3.(2025台州路桥区三模)小温家的水族箱，因水中 二氧化碳含量偏低而影响了水草的正常生长。为 解决此问题，小温开展了如下研究： 【市场调查】小温发现市场上有如图甲所示的二氧 优专题 67 化碳气体补给器出售，该补给器连接上气体细化 器后就可向水族箱的水中补充二氧化碳气体，其 结构示意图如图乙所示。 【自制补给器】小温研究了市售的二氧化碳气体补 给器后，自制补给器，部分设计如图丙所示。 橡胶管 计泡器 .水 内部气 开关 压盘 气体 气体 细化器 发生器 气量调节阀 石灰石 有孔塑 料板 水 气体 ② 水 酸液气体计泡器 细化器 ③ 发生器 水族箱 丙 (1)图丙中“气体发生器”装置的气密性检验方 法： (2)装置中计泡器的作用是 (3)如图丙所示，将气体细化器连接在自制补给器 的右侧导管上后，应将气体细化器置于水族箱的 (选填“①”“②”或“③”)处。 (4)请在如下评价量表表格指标二中填入“优秀” 的相应评价内容： 0 评价指标 优秀 合格 待改进 反应安全， 反应安全， 反应有较大 指标一 且可控 但不可控 安全隐患 气体能直接 气体无 指标二 排出但速度 法排出 无法观测 4.(2025杭州西湖区一模)某地蚊虫较多，科学小组 想自制一个蚊虫诱捕器，分两个任务进行。 任务一：选择合适的诱蚊剂 已知蚊虫可以感知人体呼吸产生的二氧化碳来定 位吸血目标。科学小组选择家庭中常见的物质自 制诱蚊剂，通过诱蚊剂内的两种成分相互反应持 续、缓慢地产生二氧化碳，来模拟人体呼气。 (1)他们设计了图甲所示的装置来选择诱蚊剂的 成分，先检查装置的气密性：用弹簧夹封住注射 68 初中科学 孔，向右拉动活塞，放手后观察到 ,则气密性良好。 弹簧夹 活塞 wwwwwpo 甲 (2)将诱蚊剂放入图甲装置，后续进行系列实验， 并将相关现象记录在表中： 物质1 小苏打 蛋壳 物质2 产生气泡，且速度 产生气泡，且速度 柠檬酸 较快，无异味 较慢，无异味 产生气泡，且速度产生气泡，且速度 白醋 较快，有明显醋味较慢，有明显醋味 若在夜间室内使用，无刺激性气味产生，可以选择 上表中的 作为诱蚊剂的成分。 任务二：设计蚊虫诱捕器 (3)小组同学设计了图乙所示的蚊虫诱捕器。根 据电路图，为加快诱捕器风扇的转速，可行的方法 彩 。(写出 种即可) 风扇 气流 代蚊虫被吸 兴引至瓶口 打有小孔的瓶盖 电池 诱蚊剂 内部电路图 乙 5.小金设计了一款在缺氧环境或出现高浓度有毒有 害气体环境下逃生时使用的自救呼吸器。其设计 思路如图甲所示，自救呼吸器的结构如图乙所示 (其中箭头方向表示气体流动方向)。 呼吸 软管 单向T上 单向阀A 储气 阀B一 一气囊 装置 排气阀（当气 囊内气压过大 CO. 时可自动排气) HO 生氧装置 (内含生氧药品】 优专题 (1)呼吸气路的设计：自救呼吸器使用时，需用鼻 夹夹住鼻子，用嘴咬合呼吸软管进行呼吸。在正 常呼气时，单向阀A和B的开闭情况是 (选填“A打开，B闭合”或“A闭合，B打开”)。 (2)生氧药品的选择：小金查阅资料发现超氧化物 (用M02表示，其中M为+1价)可与人呼出气中 的C02、H,0反应生成02，其反应的化学方程式 如下： 4M02+2H,0=4X+302 4M02+2C02=2M2C03+302 X的化学式为 。500g超氧化钾(K02)和 500g超氧化钠(NaO2)的生氧性能如图丙所示。 小金依据人正常呼吸时需要生氧药品的生氧速度 不低于1L/min,并结合自救呼吸器的结构和生氧 药品的生氧性能，选取了K0,作为生氧药品。选 取KO2的优点是 (写出1点)。 3.0生氧速度Lmin 2.5 NaO 2.0 KO 1.5 1.0 0.5 1020304056 时间(min) 丙 (3)影响自救呼吸器有效防护时间的因素有 (填序号)。 ①生氧药品的质量②外界有毒有害气体浓度 ③外界氧气浓度 ④生氧药品的种类 6.(2025舟山南海教育集团三模)如图是我国海上 最大浮式风电装置示意图，可在水中漂浮并利用 风能发电为海上油气田供电。该装置由浮力设 备、支撑柱和风机设备组成，其中浮力设备参数如 表，支撑柱和风机设备总质量为5200吨。 风机设备 支撑柱 边立柱 中间立柱连接管」 初中科学 结构 质量 横截面 构成 数量 高度/米 名称 /吨 积/米2 空心边 3 80 40 浮力 立柱 4000 设备 空心中 1 60 40 间立柱 请回答： (1)为了让中空的边立柱在海水中有更好的抗压 性，有人对立柱进行了设计，下列四种边立柱的纵 切面设计合理的是 。(（填字母) (2)为了保持稳定漂浮，装置被拖到指定海域后， 往中间立柱空心部分注入一定量的水后，浮力设 备下沉直至立柱下底面距海面35米。试计算此 时浮式风电装置受到的浮力。（连接管体积不计， 海水密度取1.0×103千克/米3，g取10牛/千克) (3)在潮湿的海水环境中，发电装置的金属外壳和 部分零件很容易生锈，因此技术人员会在一些关 键部位安装锌块，让锌优先与氧气反应，从而保护 关键部位免受腐蚀，该过程发生的化学反应可表 示为2Zn+2H20+02=2Zn(0H)2,生成的 Zn(0H)2还可以覆盖在零件表面，形成一层保护 层。若平均每个月与金属锌反应的氧气质量为 32克，通过计算说明，最初安装在设备上质量为 15.6千克的锌块，经过多长时间需要重新更换？ 倍优专题 69 7.(2025浙江TZ-8共同体一模)项目化学习小组 准备设计一款手动晾衣架，通过手摇器将钢丝绳 缠绕或者释放，来带动滑轮组工作，使水平晾杆上 升或下降。 (1)如表是项目成员讨论得到的评价量表，请选择 或再添加一个评价维度，并写出一条对应的优秀 标准 评价维度 优秀 待改进 手摇器转动流畅，手摇器难以转动流 操作性 无打滑、卡顿 畅，有打滑、卡顿 晾杆、滑轮、钢丝晾杆、滑轮、钢丝绳 经济性 绳材料价格实惠 材料价格昂贵 晾杆尺寸合理，材晾杆尺寸太大，材 轻便性 料密度小 料密度太大 钢丝绳不易磨损、 钢丝绳易磨损、 安全性 断裂 断裂 … … (2)小陈选用铜铝合金来制作水平晾杆。为了探 究铜铝合金（只含Cu、Al两种元素）的成分含量， 小陈取样品10克与足量的稀盐酸反应，收集到 0.65克氢气，请通过计算求出该铜铝合金中铜的 质量分数。 (3)如图是小陈设计的手动晾衣架，未挂衣物时， 小陈测得用5.9牛的力拉动绳子，能将这款手动 晾衣架匀速抬高，已知水平晾杆的质量为2.2千 克，每个滑轮均相同，不计绳重与摩擦，请求出每 个动滑轮的质量。(g取10牛/千克) 70 初中科学培 8.(2025杭州十三中独立作业)项目化学习小组以 “校园直饮水机结构探秘”为主题，开展了项目化 实践活动。 【项目一】水的净化 (1)图甲为水的净化过程，得到直饮水需经过①② ③三个步骤，步骤②相当于 实验操作。 直饮水 包加 自来 (内含活 ①性 ②超滤膜 开水 灯射 水保 器温 粒 热交换器内管降温 温开水 % 开水M 温开水 w 热水 常温自来水 乙 丙 【项目二】加热原理 (2)现用电热片a、b接入图乙电路模拟电热开水 器的电路。已知电热片a、b的阻值为2欧或18 欧，但因铭牌不清无法确定，项目化小组同学利用 变温油墨纸片确认电热片阻值大小。已知电源电 压恒为6伏，变温油墨纸片温度升高到一定值时 红色会褪去。将红色油墨纸片同时放在a、b上 面，闭合开关S,发现b上的油墨纸片红色先褪去， 则b的阻值为 欧。 (3)根据上述实验结果，通过分析图乙，计算电路 的加热功率为多少？ 【项目三】热交换器设计 项目化小组的同学想到，将电热开水器中的开水变 成温开水，需要冷却放热。若将冷却放出的热量利 用起来，以提高进电热开水器前水的温度，可以节约 电能。于是小组同学设计如图丙所示的方案。 (4)该方案用波纹管比直管冷却效果更佳的原因 是 优专题60 1265.04g x=2.4g 答：该烟气中N0的质量是2.4g。 3.(1)A （2)分解减低2.4 (3)1:1750 (4)64 4.(1)大于(2)①2H,0通电2H,↑+0，↑电能转 化为化学能②●。(3)诚少产生炭黑，防 止发动机积碳；放热多，产生更大的动力(4)蒸馏 (5)燃烧不产生二氧化碳，减缓温室效应（合理即可） 5.(1)哺乳 (2)由题表中潮汐状态可知，在22：00时，潮汐为高 潮，潮高最高，此时鲸鱼排开海水的体积大，受到的 浮力大，更容易施救 (3)解：①鲸鱼自然浮起的最小浮力，即F浮=G够= mg=70×103kg×10N/kg=7×10°3N ②增加的浮力F浮'=20%F浮=20%×7×103N= 1.4×105N 浮筒排开水的体积 1.4×105N p*g1.0×103kg/m3×10N/kg =14m3 每个浮筒的体积V=V维=4m=3.5m 4 4 6.（1)神经中枢 (2)毛细血管只允许红细胞单行通过，血管机器人 高度超过红细胞直径，将无法在毛细血管中通行 (3)解：球体的重力G=mg=0.2kg×10N/kg=2N 根据杠杆平衡条件FL1=F2L2, 有F,×2cm=2N×20cm 解得F,=20N (4)F,'<F,。在图戊中，液压杆AB与OC恰好垂 直，此时动力臂L,'(O点到液压杆AB的垂直距离) 比图丁中的动力臂L,大，由杠杆平衡条件FL,= F2L2可知，F2不变，L1增大，L2减小，所以F1减小 7.(1)降低 (2)2H02—2H20+02↑ (3)水生植物覆盖面积不应过大的原因： ①水生植物白天通过光合作用释放氧气，但夜间只 进行呼吸作用。过量植物会大量消耗水中氧气，与 鱼类形成竞争关系，易致鱼类缺氧： ②水生植物覆盖面积过大会挤占鱼类游动空间，使 鱼类摄食受阻； ③水生植物覆盖过密会遮挡阳光，抑制浮游植物 (藻类)的光合作用； ④大量水生植物死亡后，水中微生物分解植物残体 需要大量的氧气，使水体缺氧。 晚上需抛撒适量的增氧剂的原因：水生植物夜间只 进行呼吸作用，会消耗氧气，抛撒适量的增氧剂来 增加水中含氧量。 浙江科学参 (4)①解：因为增氧机漂浮，F浮=G总+F拉=m总g+ F拉=12kg×10N/kg+2N=122N 排开水的体积 F 122N V1.0x10k/mx10 N/kg-0.012 2 m =12.2dm3 腿=V排-V复=2.2dm-8m=4.2 浮球体积V浮球=8.4dm ②小 【解析】由于向上喷水，增氧机会对水产生向上的推 力，力的作用是相互的，水对增氧机产生向下的力， 故增氧机浸入水中的体积会增大。 ③mA<vg<vc 【解析】不计空气阻力和水滴质量变化，水滴的机械 能守恒，水滴喷出时的动能转化为水滴在最高点时 动能和重力势能，相同的水滴，高度越高，重力势能 越大，由机械能守恒可知，高度越高，动能越小，H。 >H。>H,则A点的动能小于B点的动能小于C 点的动能，即vA<vg<vco 8.(1)葡萄糖 2)解：根据P=只可知，当R,和风都工作时功率 大，为加热功率 由图乙可知加热功率P装=660W 流过5，的电流1尝-0=3A (3)已知溶质质量m质=10g,溶液质量m液=160g, 故此溶液中可溶性淀粉的质量分数=m度×100% m液 =10g×100%=6.25% 160g (4)分析：起点的血糖浓度和最后的血糖浓度差不 多，并未有明显的降糖效果；低糖电饭煲煮熟的米 中 饭升血糖速度较慢，但降血糖的速度也较慢；不论 是低糖电饭还是普通电饭煲，最高点的值并未有很 明显的差别。 优 给商家或消费者提出一条合理建议： 消费者：理性看待“低糖”宣传； 题 商家：科学宣传，避免误导：广告中需明确实验条件 (如米水比、米种、样本量)，避免夸大降糖效果（答 案合理即可，重点需要体现对数据的分析)》 （三)工程设计与物化 1.(1)混合物(2)B(3)A 2.(一)(1)房室瓣(2)①②③(3)B(二)能 【解析】（一）(1)为了确保水流按预设方向，原水进 口和净水出口需要安装单向阀，单向阀类似于人体 心脏中心房和心室之间的房室瓣。(2)除杂质的顺 序应按照杂质颗粒的体积由大到小进行，所以滤料 甲先去除水中的泥沙、悬浮物等大颗粒污染物；滤 料乙去除大分子有机物、重金属离子和细菌等；滤 考答案及解析 59 料丙去除残留的细菌、小分子有机物、重金属离子 和异味等，故滤料甲、乙、丙分别为①②③。(3)该 装置利用杠杆原理，动力与动力臂的乘积等于阻力 与阻力臂的乘积。由图A可知，动力臂小于阻力 臂，所以动力大于阻力，是费力杠杆，故A错误；由 图B可知，动力臂大于阻力臂，所以动力小于阻力， 是省力杠杆，故B正确；由图C可知，该装置未利用 杠杆原理，手所用的力大于或等于阻力，故也不会 省力，故C错误；故选B。（二)由图像可知，当净水 量为30L时，三种地表水体的净水流速都大于250 mL/min,由题干信息：随着滤料内污染物增加，净水 流速会降低，当其低于250mL/min时，需对滤料进 行处理。故在不处理滤料的情况下，此净水器能从 以上三种地表水体中获取30L净水。 3.(1)关闭气量调节阀，往长颈漏斗中加水至漏斗下 端浸入水中，继续加水形成一段水柱，水柱中能形 成一段稳定的液体，则说明气密性良好 (2)观察气泡产生的速率（或通过气泡计数，判断 气体产生的快慢) (3)③(4)气体能顺畅排出，且速度可观测 4.(1)活塞恢复到原来的位置(2)小苏打和柠檬酸 (3)增加电池的数量（或换用电压更大的电池或将 滑片向右移动) 5.(1)A打开，B闭合 (2)MOH生氧速度波动较小（或使用时间较长或 氧气浪费较少等，合理即可) (3)①④ 【解析】(1)分析图乙，吸气时，气囊里边的气体通 过阀门B、呼吸软管由嘴经咽进入肺部，这时，单向 阀门B打开，单向阀门A关闭；呼气时相反，肺里的 气体经咽、嘴、阀门A进入生氧装置，这时，单向阀 门A打开，单向阀门B关闭。(2)根据化学反应前 初 后原子的种类、数目不变，由4M02+2H,0 4X+302↑可知，反应前M原子、氢原子、氧原子个 数分别为4、4、10，反应后已知物质中M原子、氢原 培 子、氧原子个数分别为0、0、6，则4X中有4个M原 子，4个氧原子、4个氢原子，则X化学式为M0H; 题 由图丙可知，超氧化钾和超氧化钠生氧速度不低于 1L/min,K0,作为生氧药品比超氧化钠作为生氧药 品生氧速度波动较小，使用时间较长，氧气浪费较 少等，故选取K02的优点是生氧速度波动较小、使 用时间较长、氧气浪费较少。(3)由图丙可知，等质 量的超氧化钾和超氧化钠生氧速度不同，有效防护 时间不同，说明生氧药品的种类，影响自救呼吸器 有效防护时间，且生氧药品的质量不同生成氧气质 量不同，有效防护时间不同；由甲图和乙图可知，外 界有毒有害气体及外界氧气不会进人自救呼吸器， 故不影响自救呼吸器有效防护时间，故选①④。 6.(1)C (2)解：浮力设备体积V=3×80m2×40m+1× 60m2×40m=9600m3+2400m3=12000m3 60 浙江科学参 排开将水体积=1200m×韶=1050m 浮力F浮=pgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg× 10500m3=1.05×103N (3)解：设每月与氧气反应锌的质量为x。 2Zn+2H,0+02=2Zn(0H)2 130 32 32克 13032 ￥32克 x=130克 15.6千克=15600克 需要更换时间t=15600÷130=120个月=10年 7.(1)环保性，晾杆、滑轮、钢丝绳材料无污染等（合 理即可) (2)解：设铜铝合金中铝的质量为x 2A1+6HCI=2ACL+3H2↑ 54 6 子 0.65g 54 60.65g*=5.85g 铜的质量为10g-5.85g=4.15g 朝的质最分数为05”×10%=41.5% (3)解：水平晾杆受到的重力G=mg=2.2kg× 10N/kg=22N 由图可知，承担重物的绳子段数n=4 根据F=1(G+G)可得，G角=nF-G=4x5.9N- 22N=23.6N-22N=1.6N _C=1.6N=0.16kg 动滑轮的质量m=g=10Nkg 因为有两个动滑轮，所以每个动滑轮的质量为7× 0.16kg=0.08kg 8.(1)过滤 (2)18 【解析】由电路图可知电热片a、b串联，通过a、b的 电流相等，又由焦耳定律Q=PRt可知，在相同时间 内，电阻大的电热片产生的热量多，温度会更高，油 墨纸片红色会先褪去，b上的油墨纸片红色先褪去， 所以电热片b的阻值更大，即b的阻值为182。 (3)解：由图乙可知，只闭合开关S时，电热片a、b 串联，电路的总电阻较大 闭合开关S和S,时，电路为a的简单电路，电路的 总电阻较小，根据P-可知，此时电路消耗的功 率较大，处于加热状态 加热功*P-发：9沿-18W (4)波纹管可以大大增加冷、热水的接触面积，延长 冷、热水接触时间，提高热交换效率，从而达到节约 电能的目的 考答案及解析