熱點素材03新能源與新材料

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1裝點解讀

新能源新材料是在環(huán)保理念推出之后引發(fā)的對不可再生資源節(jié)約利用的一種新的科技理念，新能源新材料

是指新近發(fā)展的或正在研發(fā)的、性能超群的一些材料，具有比傳統(tǒng)材料更為優(yōu)異的性能。

新能源新材料主要發(fā)展方向有：

1.超導(dǎo)材料：超導(dǎo)電性和抗磁性是超導(dǎo)體的兩個重要特性。使超導(dǎo)體電阻為零的溫度稱為臨界溫度（TC）。

超導(dǎo)材料研究的難題是突破"溫度障礙"，即尋找高溫超導(dǎo)材料。高溫超導(dǎo)體都具有相當(dāng)高的磁性能，能夠

用來產(chǎn)生20T以上的強磁場。超導(dǎo)材料最誘人的應(yīng)用是發(fā)電、輸電和儲能。

2.能源材料：能源材料主要有太陽能電池材料、儲氫材料、固體氧化物電池材料等。

3.智能材料：智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術(shù)

新材料發(fā)展的重要方向之一。如英國宇航公司的導(dǎo)線傳感器，用于測試飛機蒙皮上的應(yīng)變與溫度情況；英

國開發(fā)出一種快速反應(yīng)的記憶合金，已成功在應(yīng)用于衛(wèi)星天線等、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

4.磁性材料：磁性材料可分為軟磁材料和硬磁材料二類。軟磁材料是指那些易于磁化并可反復(fù)磁化的材

料，但當(dāng)磁場去除后，磁性即隨之消失；目前常用的軟磁體有鐵硅合金、鐵銀合金、非晶金屬。永磁材料

經(jīng)磁化后，去除外磁場仍保留磁性，其性能特點是具有高的剩磁、高的矯頑力。永磁材料包括鐵氧體和金

屬永磁材料兩類。

5.納米材料：納米材料是納米科技領(lǐng)域中最富活力、研究內(nèi)涵十分豐富的科學(xué)分支。納米材料的制備與合

成技術(shù)是當(dāng)前主要的研究方向，雖然在樣品的合成上取得了一些進展，但至今仍不能制備出大量的塊狀樣

品，因此研究納米材料的制備對其應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。

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考向01超導(dǎo)材料

1.（2025?江蘇常州?期中）鐵系超導(dǎo)材料Fe-Sm-As-F-O中除Fe、Sm外，其余均為主族元素。其

中Sm原子核外電子的P層為最外層，As原子核外最外層有5個電子。下列說法正確的是

A.Sm位于周期表第5周期B.As在周期表中與N處于同主族

C.Fe和F?反應(yīng)生成Fe耳D.氫化物的穩(wěn)定性：HF<H2O

2.(2025?江蘇蘇州?調(diào)研)鐵是最常見的金屬之一、納米鐵粉可用于處理酸性含氮廢水(主要含NO；)；

鐵易被腐蝕，經(jīng)堿性發(fā)藍處理可增強其抗腐蝕性，方法為：用NaOH與NaNO2進行浸泡，在表面形成

FesOa的同時有NH、生成；鐵與神反應(yīng)得到的FeAs可被Na還原得到NaFeAs,NaFeAs難溶于水，是一種

超導(dǎo)材料。鍥(Ni)與Fe單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)相似，金屬活動性比鐵略低。酸性條件下，Ni?+的氧化性強于Cl2,

2+

Ni的鹽與堿反應(yīng)可以轉(zhuǎn)化為不溶性的Ni(OH)2。下列反應(yīng)的離子方程式正確的是

3+

A.納米鐵粉處理酸性含NO］廢水：Fe+NO；+2H2O=Fe+NOT+4OH

B.鐵的發(fā)藍處理：9Fe+8H2O+4NO2=3Fe3O4+4NH3T+4OH-

2+

C.NiSC)4溶液中加少量氨水：Ni+2OH-=Ni(OH)2J

3+

D.Ni(OH)3與濃鹽酸反應(yīng)：Ni(OH)3+3H+=Ni+3H2O

3.(2025?廣東?期中)研究低溫超導(dǎo)體材料的性能對解決能源危機有重要意義。金屬K與C60形成的一

種低溫超導(dǎo)材料的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞邊長都為apm,K原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部。下列說法

正確的是

OC；,?K

A.該材料的化學(xué)式為KC60

B.C60周圍等距且最近的C60的個數(shù)為4個

C.棱上K原子處在C60構(gòu)成的立方體空隙中

D.C60與C60的最短距離是正apm

2

4.(2025?河南南陽?月考)YBazCugOjY為億元素)是磁懸浮列車中的重要超導(dǎo)材料，下列關(guān)于北Y

的說法不正確的是

A.質(zhì)量數(shù)是89

B.核外電子數(shù)是39

C.中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之差為50

D.黑丫和2Y是兩種不同的核素，互為同位素

5.（2025?廣東?期末）科學(xué)家合成了一種高溫超導(dǎo)材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。X、Y、M、Q為前四周

期元素原子序數(shù)依次增大。X、Y為相鄰非金屬元素，M、Q為同一周期元素。Y元素的基態(tài)原子價層電子

為ns/p%Q元素原子中只有兩種形狀的電子云，且所有軌道的電子均成對，其最高能層數(shù)是最高能級電

子數(shù)的2倍。下列說法不正確的是

A.晶體最簡化學(xué)式為MQX6Y6

B.最高正化合價：Y>X>Q>M

C.QY2能與水劇烈反應(yīng)生成可燃性氣體

D.Y的最高價氧化物的中心原子的價層電子對數(shù)為4

考向02能源材料

1.（2025?河南鄭州?期末）有機化合物在材料、能源、藥物等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，下列有關(guān)有機化合物的

說法正確的是

A.煤的干儲屬于物理變化

B.石油分儲產(chǎn)品之一汽油屬于純凈物

C.聚乙烯可使澳的四氯化碳溶液褪色

D.葡萄糖、蔗糖、淀粉、纖維素均屬于糖類

2.（2025?江西贛州?期中）納米TiN是新型能源材料，高溫時合成反應(yīng)為：

Mg+TiO2+N2—TiN+MgO+NO0阿伏加德羅常數(shù)的值為Y,,下列說法正確的是

A.2.8g氮氣完全反應(yīng)，該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.4NA

B.22.4LNO含有的共價鍵數(shù)為2NA

C.ImolMgO含有的中子數(shù)為13NA

D.ImolTiO?中含有的離子數(shù)為2NA

3.（2025?北京?一模）中國載人航天工程取得重大成就，計劃在2030年前實現(xiàn)中國人首次登月。下列

有關(guān)說法不正卿的是

A.“嫦娥五號”使用的鋁基復(fù)合材料，屬于合金材料

B.月壤中含有地球上罕見的氫-3,氫-3是一種新型可控核聚變能源生產(chǎn)材料

C.中國空間站"天和”核心艙等使用的柔性太陽電池陣，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能

D."長征七號遙五”運載火箭采用全液氧煤油等燃料，無毒無污染稱為"綠色"火箭

4.（2025?湖南邵陽?月考）化學(xué)與生活、材料、環(huán)境、能源關(guān)系密切，下列說法正確的是

A.SO?在工業(yè)上可用于漂白紙漿、絲織品，但不能用作食品添加劑

B.2022年北京冬奧會部分場館使用“確化鎘"光伏發(fā)電系統(tǒng)，將電能轉(zhuǎn)化為太陽能

C.光導(dǎo)纖維的通信容量大，抗干擾性能好，其主要成份是Si

D.我國科研團隊在實驗室利用CO?合成淀粉實現(xiàn)了無機小分子向有機高分子的轉(zhuǎn)變

5.（2025?廣東?檢測）信息、材料、能源被稱為新科技革命的“三大支柱"。下列有關(guān)資訊不正確的是

A.在即將到來的新能源時代，太陽能、氫能將成為主要能源

B.高吸水性樹脂可在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)抗旱保水，改良土壤

C.光導(dǎo)纖維在信息產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛，制造光導(dǎo)纖維的主要材料是單質(zhì)硅

D.電子芯片使用新型的半導(dǎo)體材料碑化線屬于新型無機非金屬材料

考向03智能材料

1.（2025?廣西?一模）電致變色材料在飛機的舷窗和智能太陽鏡等方面具有廣泛應(yīng)用。一種新一代集

電致變色功能和儲能功能于一體的電子器件的工作原理如圖所示，放電時該器件的透光率逐漸增強。下列

說法正確的是

0-0

或電源

（透明）

OLi/nQi：

O

On

O

LlTiQu

A.放電時，Li+移向b極

B.充電時，b極接外電源的正極

+

C.充電時，b極的電極反應(yīng)：Li4Ti5O12+3Li+3e=Li7Ti5O12

D.放電時，電路中轉(zhuǎn)移Imol電子時，a極質(zhì)量減少7g

2.（2025?云南?期中）化學(xué)在社會進步中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。下列有關(guān)材料的描述正確的是

A.傳統(tǒng)的三大無機非金屬材料是陶瓷、塑料、玻璃

B."天問一號"人造衛(wèi)星的太陽能電池帆板的材料是高純二氧化硅

C.2022年北京冬奧會開幕式專用演出服為石墨烯智能發(fā)熱材料，屬于新型無機非金屬材料

D.SisN,俗稱金剛砂，硬度很大，可用作砂紙和砂輪的磨料

3.（2025?湖北?聯(lián)考）近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團隊受人類"弓弩"等結(jié)構(gòu)啟發(fā)，研制出一種

超輕、超彈、耐極溫名為"碳彈簧"的新型碳材料，被認為是制造智能磁性和振動傳感器的理想材料，有望

用于外太空探測。下列說法錯誤的是

A.古代弓弩一般使用多層竹、木片制作，竹的主要成分是纖維素

B.碳彈簧由多孔碳材料制作，多孔碳屬于新型無機非金屬材料

C.CoFe??！故侵圃熘悄艽判圆牧系脑现?，CoFezO’屬于合金

D.發(fā)射外太空探測設(shè)備最理想的燃料是液態(tài)氫

4.（2025廣東?綜合考試）科技助力北京2022年冬奧會，雪上項目是冬奧會重要項目之一。下列有關(guān)化

學(xué)材料的說法錯誤的是

A.滑雪板板心木質(zhì)材料的主要成分為纖維素，屬于天然有機高分子材料

B.開幕式專用演出服為石墨烯智能發(fā)熱材料，屬于新型無機非金屬材料

C."冰絲帶"幕墻由玻璃拼裝而成，玻璃與光纖的成分相同

D.冬奧會采用氫能源保障車有利于"碳達峰、碳中和"

5.（2025?河南?測評）近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團隊受人類"弓弩"等結(jié)構(gòu)啟發(fā)，研制出一種

名為"碳彈簧”的新型碳材料，被認為是制造智能磁性和振動傳感器的理想材料，有望用于外太空探測。下

列觀點不正確的是

A.古代弓弩一般使用多層竹、木片制作，竹的主要成分是纖維素

B."碳彈簧"由多孔碳材料制作，石墨轉(zhuǎn)化為多孔碳材料發(fā)生化學(xué)變化

C.CoFezCU是制造智能磁性材料的原料之一，CoFezCU屬于合金

D.發(fā)射外太空探測設(shè)備最理想的燃料是液態(tài)氫

考向04磁性材料

1.（2025?河北保定?月考）磁流體又稱磁性液體、鐵磁流體或磁液，是一種新型的功能材料，它既具

有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性。是由直徑為納米量級（10納米以下）的磁性固體顆粒、基載液

（也叫媒體）以及界面活性劑三者混合而成的一種穩(wěn)定的膠狀液體。該流體在靜態(tài)時無磁性吸引力，當(dāng)外加

磁場作用時，才表現(xiàn)出磁性。用納米金屬及合金粉末生產(chǎn)的磁流體性能優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于各種苛刻條件

的磁性流體密封、減震、醫(yī)療器械、聲音調(diào)節(jié)、光顯示、磁流體選礦等領(lǐng)域。制備時某種磁流體可將含等

物質(zhì)的量的FeSO4和Fe2（SO4）3的溶液混合，再滴入稍過量的NaOH溶液，隨后加入油酸鈉溶液，即可生

成黑色的、分散質(zhì)粒子直徑在36~55nm的磁流體。下列說法中正確的是

A.該分散質(zhì)粒子不能透過濾紙

B.該分散系能產(chǎn)生丁達爾效應(yīng)

C.所得的分散系中分散質(zhì)為Fe°O3

D.所得分散系為膠體，且膠粒直徑即為氫氧化鐵分子直徑

2.（2025?湖南衡陽?開學(xué)考）一種新型磁性材料氮化鐵，因其具有較高的比容量及高充放電效率，又

有良好的穩(wěn)定性，經(jīng)碳包覆后可應(yīng)用于鋰離子電池電極材料。其某種結(jié)構(gòu)如圖所示：

。Fe(III)。Fe(II)ON

下列說法正確的是

A.該結(jié)構(gòu)中含有的Fe(II)和Fe(III)個數(shù)比為L3

B.N原子處于由Fe?+組成的八面體空隙中

C.Fe?+的價層電子排布式為3d54sl

D.該晶胞的密度為952xl°3°

abc

3.(2025?山東濰坊?期中)二維磁性材料鹵化銘CrX"混合晶體如圖，在純氧中發(fā)生光氧化反應(yīng)生成長

鏈狀CrOm和X?。下列說法錯誤的是

A.鍵的極性：Cr-Cl>Cr-Br>Cr-l

B.熔點：CrCln>CrBrn>CrIn

C.圖示二維晶胞的組成為CrXs

D.CrOm中m=4

4.(2025?河北滄州?模擬)四氧化三鐵是一種常用的磁性材料，是制作錄音磁帶和電訊器材的原料。0

原子呈面心立方最密堆積，F(xiàn)e原子隨機分布在由0原子構(gòu)成的正四面體空隙和八面體空隙中(如圖)，下列

說法不正確的是

A.1、2號原子的分數(shù)坐標(biāo)分別為(1,1,1),1、2號原子之間的距離為逅nm

B.基態(tài)Fe3+在原子核外空間占據(jù)的最高能層符號為M,該能層的電子云在空間有9個伸展方向

C.Fes。,中。原子沿面對角線的投影為

D.題圖中正四面體空隙和正八面體空隙中Fe原子的填充率為25%

5.(2025?四川自貢?月考)工業(yè)上以軟錦礦(主要成分是Mn02,含有SiCh、FezOs等少量雜質(zhì))為主要原

料制備高性能的磁性材料碳酸錦(MnCCh),其工業(yè)流程如圖。下列說法錯誤的是

過量SC)2MnO2NH4HCO3溶液

郡T浸除H過手］I氧化i2)MH123,*7T過汨川一一高純MnCOs

丁I~~

濾渣I濾渣H

A.浸錦過程中Fe'Os與SO?反應(yīng)的離子方程式為：Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SOj+H2。

B.過濾I所得濾液中主要存在的金屬陽離子為Mi?+和Fe?+

C.濾渣團的主要成分含有Fe(OH)3

2++

D.加入NH4HCO3溶液發(fā)生反應(yīng)的主要離子方程式為：Mn+HCO--MnCO3；+H

考向05納米材料

1.(2025?重慶?月考)下列有關(guān)說法正確的是

A.膠體的本質(zhì)特征是具有丁達爾效應(yīng)

B.用肉眼就可以把膠體和溶液、濁液區(qū)別開來

C.將FeC“飽和溶液滴入煮沸的蒸儲水中，繼續(xù)加熱煮沸可制得Fe(OH)3膠體

D.納米材料粒子直徑一般為因此納米材料為膠體

2.(2025?四川?檢測)化學(xué)與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)，下列敘述正確的是

A."酸雨”是由大氣中碳、氮、硫的氧化物溶于雨水造成的

B.利用催化劑可將汽車尾氣中氮的氧化物催化還原為氮氣

C.碳納米材料包括金剛砂、富勒烯、碳納米管、石墨烯等

D.制造計算機芯片和光導(dǎo)纖維的主要材料都是硅單質(zhì)

3.（2025?安徽黃山?月考）信息、材料、能源構(gòu)成了現(xiàn)代社會發(fā)展的三大資源。下列關(guān)于它們的說法

正確的是

A.單晶硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料都屬于新型無機非金屬材料

B.在化石燃料的綜合利用中，石油分儲和裂化、煤干儲都是物理變化

C.聚乙烯、酚醛樹脂、天然橡膠等都是通過加聚反應(yīng)生成的高分子材料

D.硅石、玻璃、光纖主要成分都是硅酸鹽

4.（2025?四川成都市石室中學(xué)?期中）碳量子點是種新型碳納米材料，我國化學(xué)家研究的一種新型復(fù)

微合光催化劑［碳量子點/氮化碳（納米復(fù)合物）］可以利用太陽光實現(xiàn)高效分解水，其原理如圖所示。下列說

法錯誤的是

A.總反應(yīng)為2H2。=2H2+。2

B.水分解過程中，H2O2不是催化劑

C.復(fù)合光催化劑中兩種納米材料屬于有機物

D.若反應(yīng)回是放熱反應(yīng)，則反應(yīng)團一定是吸熱反應(yīng)

5.（2025?河南鄭州?預(yù)測）我國殲35戰(zhàn)機采用雙發(fā)動機布局、鋁合金加強框一翼梁整體大部件、碳纖

維材料、特殊表面納米材料涂層等創(chuàng)新技術(shù)，零件減少50%、減重38%,制造效率提高10倍以上。下列

敘述正確的是

A.其燃料煤油屬于純凈物

B.碳纖維屬于有機高分子化合物

C.鋁合金具有質(zhì)量輕、強度低的性質(zhì)

D.納米材料的微粒直徑范圍為IO"-lO-m

拓展培優(yōu)練

1.(2025?安徽懷寧?月考)TiN具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，可用于高溫結(jié)構(gòu)材料和超導(dǎo)材料。可利用化

學(xué)氣相沉積技術(shù)來制備氮化鈦。請回答下列問題：

⑴已知1200團下，三種制備氮化鈦反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

(0)TiCl4(g)+1N2(g)TiN(s)+2Cl2(g)AH|=+366.32kJ.mo『Kpl=0.82

6

(0)6TiCl4(g)+8NH3(g)6TiN(s)+24HCl(g)+N2(g)△H2=+386.88kJmo『Kp2=1.6xl0

(0)TiCl4(g)+1N2(g)+2H2(g)TiN(s)+4HCl(g)AH3=+2.88kJ/mol

利用反應(yīng)團和團兩種方式制備TiN時。反應(yīng)團的反應(yīng)趨勢遠大于回，其原因是o

(2)在1200回、130kPa反應(yīng)條件下，將TiCl/g)、2(g)、H?(g)以物質(zhì)的量之比篦篦2