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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
1
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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
2
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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
3
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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：
4
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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
5
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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
6
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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，
7
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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。
Fe(CrO
②
2)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)
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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HN O3 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：
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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。
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