热点探索：化学与新材料、新科技 doc.doc

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热点探索训练6 化学与新材料、新科技
专题目标导引
化学与新材料、新科技是当前高考的一大热点问题，它要求学生运用已学过的化学知识，了解当前科技前沿化学发展的最新动态及新材料、新技术在现实生活中的一些应用。
一、考纲对本专题的要求及高考热点问题
1.考纲对本专题的要求
（1）了解新材料在生产、生活中的一些应用，了解当前科技前沿化学发展的动态。
（2）能够通过对自然界、生产、生活中的化学现象的观察，获取有关的感性知识和印象，并对这些感性知识进行初步加工和记忆。
2.高考热点问题，将当今世界化学领域的高科技成果、新材料等社会热点问题引入高考，是高考试题发展的必然趋势。
二、本专题的专题基础知识
1.化学与高新技术
（1）原子、原子核的研究及应用
原子及原子核的研究是当今社会科技研究的前沿，能源、材料、现代科技新发展等与原子核的研究密切相关，所涉及到的内容主要有原子能的开发和利用，放射线的综合应用，如测定矿石、生物年代，在医学领域及工业上的应用，农业上的育种，放射性元素作为示踪原子等。所涉及到的重要概念和规律有：原子结构学说、玻尔理论、天然放射现象、原子核的组成、放射性同位素、核的人工转变、爱因斯坦的质能方程等。特别要注意将原子物理学知识与化学学科、生物学科相关知识结合起来，综合应用所学知识解题。
（2）纳米技术
纳米（nm）是一个长度单位，在数值上等于十亿分之一米（1 nm=10-9m）。纳米尺度是指1 nm到100 nm（即10-9 m—10-7 m）之间的空间尺度。纳米技术是指研究微观世界（包括原子、分子）的特性和相互作用，以及利用这些特性的一门综合性学科。目前纳米技术包括纳米物质学、纳米光学、纳米电子学、纳米生物学、纳米和机械学等许多分支。
纳米技术的诱人之处是它能按照人类的意志直接操纵单个原子、单个分子，从而制造出具有特殊功能的产品。美国和日本的科学家已采用纳米技术研制成功了单个电子晶体管，这种新型晶体管可以控制单个电子的移动并完成特定的使命，其功耗比传统电子管降低了1 000倍。人们借助特殊的探针对传统的材料进行原子手术，从而提高信息存储器的数据密度。据悉，一张纳米光盘的信息储量是传统光盘的100万倍。
（3）超导技术
自从荷兰科学家海伊克·凯米林·昂纳斯于1911年首次发现汞在4.2 K以下失去电阻的现象，并称之为超导现象以来，科学家们对低温超导体和高温超导体的研究已取得了辉煌的成就。超导体主要有两个基本特性，即：
①零电阻性或完全导电性；
②完全抗磁性。
因此，超导体在科研、生产的各个领域都有广泛的应用。
2.化学与材料
（1）陶瓷材料
①传统陶瓷：
a.特点：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型、坚硬易碎。
b.用途：餐具、容器、坩埚、蒸发皿、装饰用品、绝缘瓷等。
②韧性陶瓷：在原料中添加少量氧化钇、氧化镁等粉末，改变其内部结构，并将纤维均匀地分布于原料中，通过化学或机械抛光技术或表面氧化技术，消除陶瓷表面缺陷，可大大提高陶瓷的强度和韧性。
a.特点：强度大、硬度高、耐高温、耐化学腐蚀等。
b.用途：陶瓷刀具、航天飞机的“陶瓷外衣”、无冷却式陶瓷发动机等。
③压电陶瓷：是一种能使电能和机械能相互转换的特殊材料。
a.对压电陶瓷施加压力，它便会产生电位差，反之施加电压，则产生机械应力。如果压力使之高频振动，则产生高频电流；而高频电信号加在压电陶瓷上，则产生高频声信号，即超声波信号。
b.用途：声音转换器、压电引爆器、压电打火机、防核护目镜等。
④透光陶瓷：
a.制造灯具：高压钠灯——用透光陶瓷做灯管，可通过95%的光线，而且在1 600 ℃的环境下能不受钠蒸气的腐蚀。
b.军事工业：“响尾蛇”导弹头部安装的红外线探测器的防护罩——能耐高温，透光性好。
（2）金属材料
①传统金属材料：
a.铜：柔软、易加工、硬度小。青铜：锡铜合金或铅铜合金，硬度较大、韧性较强；黄铜：铜锌合金，用作装饰用的“金粉”“金箔”“金字”等，耐磨、耐腐蚀，可做钥匙、水龙头、轴承等；白铜：铜镍合金。
b.铁：生铁：含碳量在2%—4.3%的铁的合金；钢：含碳量在0.03%—2%的铁的合金；不锈钢：镍铬钢，抗腐蚀性强。
c.铝：铝合金具有密度小、硬度大、强度高、导电、导热性好等优点，被广泛用于航空、化工、交通、建筑、国防等工业，被誉为“带翼的金属”。
②记忆金属：
a.指某种材料在一定温度下受到外力作用时会发生变形，一旦外力消失后，它仍能保持变形后的形状，而当温度上升到某一数值时，这种材料又会自动恢复到变形前的形状，如镍钛合金、铜锌铝合金、铜镍铝合金、铁铂合金等。
b.用途：制各种管子接头、航空航天、人体矫形外科、智能自控等方面的材料。
③钛——21世纪的金属：
a.空间金属：钛有很好的耐热、耐冷性能，密度小、强度高，成为最重要的航天材料——制飞机、导弹等。
b.海洋金属：在海水中几乎不受腐蚀——制军舰、潜艇等。
c.亲生物金属：做人造骨骼，可留在人体内，避免伤口愈合之后，需重新进行手术取出钢片的麻烦和痛若。
d.制高级金属工艺品和日用品。
④贮氢合金：镁镍合金、钛铁合金、镍钛合金等。到目前为止，虽然发现的贮氢合金已不下百种，但并不是都适宜做贮氢材料。因为作为能够实际应用的贮氢材料应具备以下特点：贮氢量大、易活化（吸氢、放氢的条件容易达到）、吸氢与放氢的速度快、重量轻、成本低、寿命长。现在，性能优良的贮氢材料还没有找到，还处于实验室探索阶段。
3.高分子材料
(1)塑料
①酚醛塑料、聚乙烯塑料、有机玻璃等。
②塑料王——聚四氟乙烯，耐热、耐一切化学药品，是世界上最光滑的材料之一，有突出的表面不粘性，可用作轴承、人造血管、人造肺、登月服的防火涂层、不粘锅等。
③泡沫塑料：普通塑料进行泡沫化后得到的，具有以下特点：隔热、隔音、电绝缘、不透水、有强大浮力，遇外力作用时能将外力吸收或分散。可用于制隔热、隔音材料、救生艇、救生圈、汽车方向盘等。
④导电塑料：在塑料中掺杂各种导电性物质，用于制作电子器件的罩壳、做太阳能电池的材料（能吸收太阳光中几乎所有的能量）、做变色显示器等。
⑤可降解塑料——塑料垃圾的无害化处理，主要有生物降解塑料、光降解塑料等。
⑥光贮存塑料：用激光来贮存信息，可使计算机的运算速度提高千万倍并可大大增加贮存密度，但目前其性能还不是很稳定。
（2）橡胶
①天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶等。
②硅橡胶：既耐高温又不怕低温的弹性材料，有优良的电绝缘性、耐臭氧氧化性、无味、无毒、生理惰性、耐老化等特点，广泛用于电器工业、航空工业、医疗用品（人造心脏、人造瓣膜等）。
③氟橡胶：对化学试剂具有高度的耐抗性，不但能耐酸、碱的腐蚀，还能抵御高热无机试剂和有机试剂的进攻，具有高熔点和高抗热解性，广泛用于军事工业、航空工业和化学工业中。
（3）化学纤维
①聚酯纤维——涤纶、“的确良”；聚酰胺纤维——尼龙；聚丙烯腈纤维——人造羊毛。
②劳纶纤维：重量轻、强度大、韧性好、耐疲劳、易于纺织、易机械加工和成型等，是一种产量最大、用途最广的特种纤维，可做航空材料、制防弹器具、制运动器材等。
③光导纤维：是一种能传输光线的玻璃纤维，多为高纯度的石英玻璃，也有有机高分子纤维，其突出的优点有：容量大、成本低廉、抗干扰能力强等，光纤的使用将使信息工业发生革命性的变化。
④碳纤维：是有机高分子聚合物经碳化处理制成的无机高分子纤维，其最大特点是强度高、耐高温、密度低，但耐冲击性较差。碳纤维和金属、陶瓷等制成复合材料，是制造宇宙飞船、火箭、导弹和高速飞机的优质材料。
（4）功能高分子：感光高分子材料、高分子催化剂、隐身高分子材料、医用高分子材料、高分子分离膜等。
高考范题精讲
【例1】(2006高考天津，12)我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)3,下列说法不正确的是（ ）
A.正极反应式为：O2+2H2O+4e-====4OH-
B.电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C.以网状的铂为正极，可增大与O2的接触面积
D.该电池通常只需更换铝板就可继续使用
解析：根据题意，铝板为负极，铂网为正极，电子由铝电极沿导线流向铂电极，电流的方向与电子的流向相反。故B选项不正确，A、C、D项均正确。
答案：B
点评：将新科技与已学过的原电池反应的原理结合起来考查，这是此类题目的特点。
【例2】(2006高考广东，4)某金属氧化物在光照下可生成具有很强氧化能力的物质，能用来消除空气或水体中的污染物。下列有关该金属氧化物的应用的叙述不正确的是（ ）
A.将形成酸雨的SO2氧化为SO3
B.将家居装修挥发出的甲醛氧化为CO2和H2O
C.将医药废水中的苯酚氧化成H2O和CO2
D.将电镀废水中的氰根离子CN-氧化成CO2和N2
解析：根据题给信息，金属氧化物在光照下生成具有很强氧化能力的物质，可以将SO2氧化为SO3，甲醛氧化为CO2和H2O，CN-氧化为CO2和N2；但苯酚除燃烧生成CO2和H2O外，一般被氧化生成更复杂的有机物。
答案：C
点评：此题主要是根据题给信息，分析某些化合物被强氧化剂氧化生成的最终产物。题目的特点是材料新，但考查的是常见的考点。
【例3】(2004高考上海，2)据报道，月球上有大量3He存在。以下关于3He的说法正确的是
( )
A.是4He的同分异构体 B.比4He多一个中子
C.是4He的同位素 D.比4He少一个质子
解析：选C。注意同分异构体与同位素的区别。3He是4He的同位素；3He与4He质子数相同，均为2；3He的中子数为1，4He中子数为2，3He比4He少一个中子。
答案：C
点评：本题是新科技与原子结构知识相结合考查的典型例子，起点高，落点低。
【例4】(2006高考江苏，22)光刻胶是大规模集成电路、印刷电路板和激光制版技术中的关键材料。某一肉桂酸型光刻胶的主要成分A经光照固化转变为B。

(1)请写出A中含有的官能团_____________（填两种）。
（2）A经光照固化转变为B，发生了__________反应（填反应类型）。
（3）写出A与NaOH溶液反应的化学方程式________________________________________。
（4）写出B在酸性条件下水解得到的芳香族化合物的分子式___________________________。
解析：（1）A中含有的官能团包括酯类、羰基、碳碳双键、苯基等。（2）A经光照固化转变为B，碳碳双键发生了加成反应。（3）A与NaOH溶液反应，酯基发生水解，生成。
（4）B在酸性条件下水解，得到：，分子式为C18H16O4。
答案：（1）酯基、羰基、碳碳双键、苯基（任答2种）。
（2）加成

(4)C18H16O4
点评：本题主要考查了官能团，有机反应类型，酯的水解反应等基础知识，题目所给的背景材料新颖，但考查的内容仍然是有机化学中的常考考点。

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