專題15科普閱讀題（湖南專用）

1．（2025·湖南長沙）認真閱讀下列科普短文。

“人才濟濟”的碳家族

墨是文房四寶之一，在我國書法和繪畫中發(fā)揮了重要作用?！短旃ら_物》中就有制墨的記載：將桐油、豬油、

松枝等進行不完全燃燒，取其產(chǎn)生的黑色粉狀物質(zhì)（主要成分是碳）加水、加膠制成液體，澆注在模具中，

干燥后即成墨。

墨的主要成分是炭黑，結(jié)構(gòu)與石墨類似。從石墨中剝離得到的單層石墨片即石墨烯，它被喻為“改變世界的

神奇材料”，有優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、超出鋼鐵數(shù)十倍的強度和極佳的透光特性。如果我們把石墨（結(jié)構(gòu)如圖

所示）當(dāng)作一本書，其中的每一頁紙都可以被認為是石墨烯。

石墨的碳層間距是0.335nm（1nm109m），能夠嵌入鋰離子，目前被廣泛應(yīng)用于鋰離子電池負極材料。但

地球上鋰資源有限，鈉資源更為豐富，現(xiàn)在正不斷加大鈉離子電池的研發(fā)。石墨的碳層難以嵌入鈉離子，

與石墨結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)——硬碳，其結(jié)構(gòu)中存在相互扭曲的碳層，碳層間距約為0.37~0.40nm，能夠嵌入鈉

離子，因此硬碳成為鈉離子電池負極材料的優(yōu)秀候選者。

依．據(jù)．短．文．內(nèi)．容．，回答下列問題：

(1)推測桐油、豬油、松枝中一定含元素。

(2)寫出石墨烯的一條物理性質(zhì)。

(3)鈉離子電池負極材料的優(yōu)秀候選者是硬碳而不是石墨，原因是（從結(jié)構(gòu)角度分析）。

【答案】(1)碳/C

(2)優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性（合理即可）

(3)硬碳結(jié)構(gòu)中存在相互扭曲的碳層，且碳層間距比石墨大（合理即可）

【詳解】（1）根據(jù)題干可知，桐油、豬油、松枝等進行不完全燃燒，會產(chǎn)生主要成分是碳的黑色粉狀物質(zhì)。

根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變，所以可推測桐油、豬油、松枝中一定含碳（C）元素。

（2）物理性質(zhì)是不需要發(fā)生化學(xué)變化就能表現(xiàn)出來的性質(zhì)。文中提到石墨烯有優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、極佳的

透光特性，這些都屬于物理性質(zhì)。

（3）從結(jié)構(gòu)角度分析，文中明確指出石墨的碳層難以嵌入鈉離子，而硬碳結(jié)構(gòu)中存在相互扭曲的碳層，且

碳層間距較大（約為0.37~0.40nm），這種結(jié)構(gòu)特點使其能夠嵌入鈉離子，所以硬碳成為鈉離子電池負極材

料的優(yōu)秀候選者。

2．（2025·湖南）閱讀下列材料。

我國科學(xué)家對“嫦娥五號”取回的月壤進行分析，獲得月壤主要成分的質(zhì)量分數(shù)如圖1所示。月球表面具有高

真空、低重力和強光照的環(huán)境條件。研究發(fā)現(xiàn)，在地球表面環(huán)境下穩(wěn)定的金屬氧化物，在月球表面高真空

環(huán)境下會變得不穩(wěn)定。目前我國科學(xué)家對月球進行原位資源開發(fā)的設(shè)想之一是將月壤加熱，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，

從而獲得金屬單質(zhì)和氧氣。月球上獲得鐵的設(shè)想如圖2所示。

我國科學(xué)家還提出可利用月夜極低溫度，通過凝結(jié)將二氧化碳從人類呼吸的空氣中直接分離，然后將月壤

作為水分解的電催化劑和二氧化碳加氫的光熱催化劑，將呼吸廢氣、月球表面開采的水資源等轉(zhuǎn)化為氧氣、

氫氣、甲烷和甲醇。

依據(jù)上述材料內(nèi)容，回答下列問題。

(1)月壤主要成分中質(zhì)量分數(shù)最大的物質(zhì)是。

(2)從呼吸的空氣中分離二氧化碳的過程屬于(填“物理”或“化學(xué)”)變化。

(3)圖2反應(yīng)所需熱量來源于，反應(yīng)的化學(xué)方程式是。

【答案】(1)二氧化硅

(2)物理

Δ

(3)太陽光2FeO2Fe+O2

【詳解】（1）由圖1可知，月壤中質(zhì)量分數(shù)最大的是二氧化硅；

（2）“利用月夜極低溫度，通過凝結(jié)將二氧化碳從人類呼吸的空氣中直接分離”，由此可知該過程沒有新物

質(zhì)生成，屬于物理變化；

（3）由圖2可知該反應(yīng)所需熱量來自太陽光；

Δ

如圖所示，氧化亞鐵在加熱下生成鐵和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2FeO2Fe+O2；

3．（2023·湖南婁底）2023年2月23日，新建廈門北站建筑面積約1400平方米的天窗施工調(diào)試成功，標(biāo)志

著中國高鐵站房面積最大的智能天窗建成。值得關(guān)注的是，分布在天窗四周的風(fēng)雨感應(yīng)器，可根據(jù)每天實

時監(jiān)測的光照強度、風(fēng)力大小、降雨及室內(nèi)外溫差等數(shù)據(jù)，自動開合天窗及窗簾，為旅客營造舒適換乘環(huán)

境的同時，實現(xiàn)節(jié)能降耗。根據(jù)廈門地區(qū)以往天氣計算，預(yù)計每年可節(jié)省約40天的通風(fēng)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，相當(dāng)于

每年減少14.13噸二氧化碳排放。不僅如此，新建廈門北站屋面還安裝了約7000平方米的智能光纖系統(tǒng)，

應(yīng)用面積居全國之首。據(jù)統(tǒng)計，廈門北站應(yīng)用的光纖長度超10萬米，通過智能光纖系統(tǒng)，采光機自動精準(zhǔn)

追蹤太陽方位，對太陽光的直接利用不發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，一次光能利用率最高可達80%，較國外同類型產(chǎn)品

提升120%。

(1)新建廈門北站通過計算機芯片能控制天窗及窗簾的自動開合，智能光纖系統(tǒng)的使用能極大的提高光能利

用率，這些都離不開元素硅，芯片的主要成分為硅，智能光纖的主要成分是硅的正四價氧化物，請寫出智

能光纖主要成分的化學(xué)式。

(2)新建廈門北站屋面安裝的智能光纖系統(tǒng)，其一次光能利用率最高可達80%，較國外同類型產(chǎn)品提升120%。

請問原因是。

(3)智能天窗用了近2000根異形鋼構(gòu)件，同學(xué)們家里也會用到金屬制品，請舉例說明你們家里常用的一種金

屬制品。

【答案】(1)SiO2

(2)通過智能光纖系統(tǒng)，采光機自動精準(zhǔn)追蹤太陽方位，對太陽光的直接利用不發(fā)生能量轉(zhuǎn)換

(3)鐵鍋（合理即可）

【詳解】（1）智能光纖主要成分是硅的正四價氧化物，是二氧化硅，化學(xué)式為：SiO2；

（2）根據(jù)題意可知，新建廈門北站屋面安裝的智能光纖系統(tǒng)，其一次光能利用率最高可達80%，較國外同

類型產(chǎn)品提升120%是因為通過智能光纖系統(tǒng)，采光機自動精準(zhǔn)追蹤太陽方位，對太陽光的直接利用不發(fā)生

能量轉(zhuǎn)換；

（3）家里常用的一種金屬制品有鐵鍋等。

4．（2024·湖南長沙）認真閱讀下列科普短文。

蜂蜜作為人們熟知的天然食品，含有豐富的有機物，如糖類、維生素、有機酸等。蜂蜜中富含礦物質(zhì)元素，

其中鉀、鈣、鈉含量較高；此外，還含有一些微量元素，如鋅、銅、錳等。天然蜂蜜的pH都在3.2-4.5，蜂

蜜中含有葡萄糖氧化酶（GOD），可將葡萄糖氧化為葡萄糖酸和過氧化氫，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

GOD

C6H12O6H2OO2C6H12O7H2O2，反應(yīng)中產(chǎn)生的H2O2依靠其強氧化性，能破壞組成細菌和真菌的

蛋白質(zhì)，具有消毒殺菌作用。

蜂蜜存放在玻璃或陶瓷器具中最佳，切勿存放于金屬容器中。這是因為許多金屬能在酸性環(huán)境下發(fā)生反應(yīng)，

使蜂蜜變黑，遭受重金屬污染。蜂蜜存放需要減少蜂蜜與空氣接觸，且溫度保持在5~10℃。蜂蜜中的維生

素C在高溫或氧氣中易被氧化，會造成營養(yǎng)成分失效。因此蜂蜜適宜在陶瓷器具或玻璃杯中沖泡，且水溫

控制在60℃以下。

回答下列問題：

(1)蜂蜜中含有的微量元素有（任寫一種元素符號）；

(2)天然蜂蜜呈（填“酸”“堿”或“中”）性；

GOD

(3)葡萄糖發(fā)生氧化的反應(yīng)（C6H12O6H2OO2C6H12O7H2O2）涉及的物質(zhì)中，屬于氧化物的

有；

(4)沖泡蜂蜜的水溫需控制在60℃以下的原因是。

【答案】(1)Zn/Cu/Mn

(2)酸

(3)H2O、H2O2

(4)維生素C在高溫下易被氧化（或會造成營養(yǎng)成分失效，合理即可）

【詳解】（1）由上述材料可知蜂蜜中還含有一些微量元素，如鋅、銅、錳等，故填Zn（或Cu、Mn）；

（2）由上述材料可知天然蜂蜜的pH都在3.2-4.5，故顯酸性；

（3）氧化物是由兩種元素組成，其中一種是氧元素，故屬于氧化物的是H2O、H2O2；

（4）蜂蜜中的維生素C在高溫易被氧化，會造成營養(yǎng)成分失效。因此蜂蜜適宜在陶瓷器具或玻璃杯中沖泡，

且水溫控制在60℃以下。

5．（2024·湖南長沙）認真閱讀下列材料，回答有關(guān)問題．

中華文明源遠流長，文物承載著文明的記憶。漢代銅牛形缸燈是湖南省博物院的館藏文物之一（見圖），這

種青銅燈以動物油脂（主要含碳、氫、氧三種元素）為燃料，其油料燃燒產(chǎn)生的氣體或煙塵，可通過導(dǎo)煙

管道進入牛腹中，腹中盛有的清水能吸收煙塵。從而保持室內(nèi)空氣清潔。因此，又被稱為環(huán)保燈。

(1)青銅是一種合金，其硬度比純銅（填“大”或“小”）；

(2)動物油脂在空氣中燃燒能產(chǎn)生的氣體有（任寫一種）；

(3)“牛腹”中盛放清水的作用是。

【答案】(1)大

(2)CO2/H2O/CO

(3)吸收煙塵、保持室內(nèi)空氣清潔/環(huán)保、降溫

【詳解】（1）合金的硬度比組成其純金屬的硬度大，青銅是一種合金，其硬度比純銅大；

（2）青銅燈以動物油脂（主要含碳、氫、氧三種元素）為燃料，依據(jù)質(zhì)量守恒定律可知：化學(xué)變化前后元

素的種類不變，油脂在空氣中燃燒能產(chǎn)生的氣體有二氧化碳、水和一氧化碳。

（3）油料燃燒產(chǎn)生的氣體或煙塵，可通過導(dǎo)煙管道進入牛腹中，腹中盛有的清水能吸收煙塵，“牛腹”中盛

放清水的作用吸收煙塵、保持室內(nèi)空氣清潔。

6．（2024·湖南）閱讀下列材料。

陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷材料為基體，以高強度纖維、晶須、晶片和顆粒為增強體通過適當(dāng)?shù)膹?fù)合工藝所

制成的復(fù)合材料。

陶瓷材料可分為氧化物陶瓷（如氧化鋁陶瓷）和非氧化物陶瓷（如碳化物陶瓷、氫化物陶瓷等），具有硬度

大、相對密度較小、抗氧化、高溫磨損性能好和耐化學(xué)侵蝕性好等優(yōu)點，但也存在斷裂韌性低、斷裂應(yīng)變

小、抗冷熱交變和沖擊載荷性能差的固有缺點。向陶瓷基體中加入增強體能夠改善陶瓷材料固有的脆性，

提高其韌性和抗脆性斷裂能力。

陶瓷基復(fù)合材料優(yōu)異的高溫性能可顯著降低發(fā)動機燃油消耗，提高運行效率，具有良好的應(yīng)用前景。在航

天航空領(lǐng)域，陶瓷基復(fù)合材料主要應(yīng)用于液體推進火箭發(fā)動機的熱結(jié)構(gòu)件、噴氣發(fā)動機等的高溫部件。

依據(jù)材料內(nèi)容，回答下列問題：

(1)材料中提到的氧化物是。

(2)寫出陶瓷材料的一條物理性質(zhì)。

(3)在航天航空領(lǐng)域，陶瓷基復(fù)合材料主要應(yīng)用于（寫一條即可）。

【答案】(1)氧化鋁/Al2O3

(2)硬度大/相對密度較小

(3)液體推進火箭發(fā)動機的熱結(jié)構(gòu)件/噴氣發(fā)動機的高溫部件

【詳解】（1）氧化物是由兩種元素組成的化合物中，其中一種元素是氧元素，材料中提到的氧化物是氧化

鋁，故填：氧化鋁或Al2O3；

（2）根據(jù)材料信息可知，陶瓷材料硬度大、相對密度較小不需要通過化學(xué)變化就能表現(xiàn)出來，屬于物理性

質(zhì)，故填：硬度大或相對密度較??；

（3）根據(jù)材料信息可知，在航天航空領(lǐng)域，陶瓷基復(fù)合材料主要應(yīng)用于液體推進火箭發(fā)動機的熱結(jié)構(gòu)件、

噴氣發(fā)動機等的高溫部件，故填：液體推進火箭發(fā)動機的熱結(jié)構(gòu)件或噴氣發(fā)動機的高溫部件。

7．（2023·湖南常德）請閱讀下面的材料，回答有關(guān)問題。

航天員呼出的二氧化碳怎么處理？

近幾年來，我國航天事業(yè)的發(fā)展突飛猛進，為我國載人空間站的建立奠定了堅實基礎(chǔ)。航天員在空間站生

活，呼出的CO2是怎么處理的？

航天員呼出的CO2不僅是廢氣，而且對人體有害。座艙空氣中CO2分壓達到2千帕就會影響航天員的健康

和安全。

通常處理CO2有兩種方法。方法一：對于短期飛行的載人航天器而言，常采用與氫氧化鈉化學(xué)性質(zhì)相似的

氫氧化鋰(LiOH)吸收CO2.LiOH與CO2發(fā)生反應(yīng)的生成物為碳酸鋰，實現(xiàn)了對CO2的吸收。該方法吸收效

率高、安全，但這是一次性使用的去除方法。方法二：對于二氧化碳進行收集和再生處理，重新生成可供

人體呼吸的氧氣。第1步，利用固態(tài)胺系統(tǒng)對座艙CO2的吸收與濃縮；第2步，利用特種反應(yīng)器實現(xiàn)對CO2

的加氫甲烷化的還原反應(yīng)，使之生成甲烷與水；第3步，采用電解方法對水進行電解，產(chǎn)生氫氣和氧氣，

氧氣供人呼吸使用。

(1)LiOH中Li的化合價為，碳酸鋰的化學(xué)式為；2CH4表達的含義是。

(2)①在LiOH溶液中滴入紫色石蕊溶液，可觀察到溶液變，可證明此溶液顯性。

②對比關(guān)于CO2的兩種處理方法，方法更好，原因是。

③在空間站，電解水得到的氫氣可否再利用？(填“可以”或“不可以”)。

【答案】(1)+1Li2CO32個甲烷分子

(2)藍色堿二能夠?qū)崿F(xiàn)氧氣的再生可以

【詳解】（1）LiOH中氫氧根化合價是﹣1，根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為零可知，Li的化合價為+1。

碳酸根化合價是﹣2，碳酸鋰的化學(xué)式為Li2CO3；化學(xué)式前加數(shù)字，表示分子個數(shù)。2CH4表達的含義是2

個甲烷分子；

（2）①在LiOH溶液中滴入紫色石蕊溶液，可觀察到溶液變藍色，石蕊遇堿變藍，可證明此溶液顯堿性；

②對比關(guān)于CO2的兩種處理方法，方法二更好，原因能夠?qū)崿F(xiàn)氧氣的再生；

③在空間站，電解水得到的氫氣可以再利用，是因為利用特種反應(yīng)器實現(xiàn)對CO2的加氫甲烷化的還原反應(yīng)

中需要氫氣。

8．（2023·湖南長沙）認真閱讀下列材料，回答有關(guān)問題。

煤被譽為“工業(yè)的糧食”、“黑色金子”。煤最大的用途是作為燃料，用于發(fā)電。煤燃燒過程中產(chǎn)生硫的氧化物，

可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)硫酸。煤灰和煤渣可以用來制造水泥等建筑材料，在煤灰里甚至還可以提取出半導(dǎo)體材料

——鍺和鎵。“煤氏三兄弟”是指無煙煤、煙煤、褐煤，它們的含碳量依次降低。無煙煤是一種很好的燃料，

燒起來火力很強，發(fā)熱量最高，煙塵很少，燃燒后灰渣也不多。

(1)根據(jù)“煤燃燒過程中產(chǎn)生硫的氧化物”，說明煤中除碳元素以外還含有元素；

(2)“無煙煤、煙煤、褐煤”中含碳量最低的是；

(3)無煙煤作為一種很好的燃料，原因是（任寫一點）。

【答案】(1)硫/S

(2)褐煤

(3)燒起來火力很強/發(fā)熱量最高/煙塵很少/燃燒后灰渣也不多

【詳解】（1）根據(jù)“煤燃燒過程中產(chǎn)生硫的氧化物”，說明煤中除碳元素以外還含有硫元素，故填：硫或S；

（2）根據(jù)短文中信息：“煤氏三兄弟”是指無煙煤、煙煤、褐煤，它們的含碳量依次降低，因此“無煙煤、煙

煤、褐煤”中含碳量最低的是褐煤，故填：褐煤；

（3）無煙煤是一種很好的燃料，燒起來火力很強，發(fā)熱量最高，煙塵很少，燃燒后灰渣也不多，故填：燒

起來火力很強或發(fā)熱量最高或煙塵很少或燃燒后灰渣也不多。

9．（2023·湖南衡陽）閱讀下面信息，回答相關(guān)問題。

習(xí)近平總書記在致金沙江白鶴灘水電站首批機組投產(chǎn)發(fā)電的賀信中指出：“白鶴灘水電站是實施“西電東送”

的國家重大工程，是當(dāng)今世界在建規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的水電工程，全球單機容量最大功率百萬千瓦

水輪發(fā)電機組，實現(xiàn)了我