1.地球表面的70%以上是海洋,开发利用海洋前景广阔。
潮汐发电:人们在靠近海的河口或海湾深处建挡海大坝,在大坝中间装上水轮发电机,涨潮时,海水通过大坝流进河口,带动水轮发电机发电,如图甲所示;退潮时,海水又流回海洋,从相反方向带动水轮发电机发电。
海水淡化:人们利用人造纤维制成“人工膜”进行海水淡化。预处理的海水加压后,水分子可通过“人工膜”,而海水中的其他微粒则无法通过,从而得到淡水和浓盐水。浓盐水中含大量MgCl2,又可用于制备金属镁,其工艺流程如图乙所示。
(1)潮汐发电是将海水的 能转化为电能,水轮发电机是应用 原理制成的。
(2)“人工膜”是受细胞膜的启发而制造出来的,它模拟了细胞膜的 (填写功能)。
(3)制备金属镁的步骤①使用石灰乳,而不用澄清石灰水的原因是 。浓盐水经过步骤①和②两步反应后又获得了MgCl2,设计这两个步骤的目的是 。
2.杭州亚运会主打“绿色、智能、节俭、文明”的理念,各大场馆不仅提供高质量的运动体验,而且致力于推动创新科技的智能互动。
甲 乙
(1)奥体中心主体育馆(图甲)采用绿色能源一一太阳能光伏发电系统为场馆供电。一块单晶双面光伏组件,日均发电2.2kw h,这些电可供额定功率为10w的节能灯正常工作 h。若这些能量由热值为3.0×107J/kg的焦炭完全燃烧获得,则需 kg焦炭。(不计热量损失)
(2)亚运城餐厅的餐具采用微生物降解材料生产,自然界某些微生物通过呼吸作用,可将该材料分解成二氧化碳和水,同时放出能量,这一过程属于新陈代谢的 (选填“同化”或“异化”)作用。
(3)富阳水上运动中心场馆(图乙)屋顶种植大量绿植,通过植物的光合作用来实现创新设计“屋面固碳释氣”,请写出光合作用的文字表达式: 。
(4)下列符合“绿色亚运”理念的是 (填序号)
①场馆周围采用太阳能路灯照明: ②在各场地使用电动汽车;
③废布料制成的吉祥物公仔; ④利用火力发电为各场馆供电;
3.2022年两会上“碳达峰”“碳中和”首次被写入政府工作报告。“碳中和”已经成为影响中国未来发展的重要国家战略。实现碳中和,一是要减排即减少二氧化碳的排放,二是要发展增汇技术即二氧化碳的吸收技术。
资料一:浙江大学研发“二氧化碳烟气微藻减排技术”,用微型藻类吸收二氧化碳实现固碳。资料二:2020年1月,李灿院士领先的全球首套千吨级“液态太阳燃料合成示范项目”在兰州试车成功。
(1)微型藻类吸收二氧化碳该技术,本质是利用微藻 作用实现固碳。
(2)“液态太阳燃料合成示范项目”简单流程如图,甲醇(CH3OH)等液体燃料被形象地称为“液态阳光”。据图分析,甲醇合成时,利用“氢能”合成甲醇的反应物是 ;若碳元素全部来自于二氧化碳,则3.2吨甲醇(CH3OH)与 吨二氧化碳含碳量相当。
(3)2022年杭州亚运会场馆建设体现“绿色、智能、节俭、文明”的理念。亚运会场馆实现光伏全覆盖,当阳光照射到光电半导体上,光能将转化成 ,使电器工作。亚运城餐厅的餐具采用微生物降解材料生产,自然界某些微生物通过呼吸作用,可将该材料分解成二氧化碳和水。以下生产中微生物呼吸作用的类型与上述不相同的是 (填序号,可多选)
①鲜奶中添加乳酸菌后制作酸奶 ②葡萄中添加酵母菌后酿葡萄酒
4.我国政府向世界宣布争取到2060年实现“碳中和”以应对全球气候变化。“碳中和”是指国家通过植树造林、节能减排等方式,抵消产生的二氧化碳排放总量,实现二氧化碳“零排放”。目前我国正一方面不断改善生态环境,加大植树造林、退耕还林还草力度,提高森林覆盖率。另一方面积极开发太阳能、风能等新能源替代传统的化石能源,其中光伏发电技术已达到国际领先水平。
下图是利用熔盐和1.2万块镜子建成的甘肃敦煌100MW熔盐塔式太阳能光热发电站的工作流程示意图:
通过电脑控制镜子的反射方向,持续地将太阳光聚集在塔顶的吸热器上,加热其中的熔盐,使其温度升高。高温熔盐向下流入温度为565℃的高温熔盐罐,随后热泵将它压入蒸汽发生器,与其中的冷水进行热交换,产生高温高压的水蒸气,水蒸气推动汽轮机带动发电机发电。熔盐经过蒸汽发生器降温后,流回到低温熔盐罐。
两个熔盐罐中共储存3万吨熔盐(熔点为210℃),白天高温熔盐罐把能量储存起来,夜晚释放发电,可实现24小时稳定电力输出。
(1)“持续地将太阳光聚集在塔顶的吸热器上”此过程中主要发生的能量转化是能转化为能________。
(2)为节约用水,冷却塔内的一部分水蒸气冷凝成液态水后又重新流回蒸汽发生器循环使用,这部分水在冷却塔中发生的物态变化是________,同时放出热量。
(3)低温熔盐罐内的温度应________(选填“大于”、“等于”或“小于”)210℃。
(4)植物的光合作用是自然界消耗二氧化碳的最重要途径之一,人们称其为地球上最重要的能量转化过程。写出植物光合作用的文字表达式:_________。
(5)你能为实现“碳中和”目标做些什么?
________________________________________________(至少2点)。
5.2022年2月4日北京冬奥会盛大开幕。大会秉持“绿色、低碳、可持续发展”的理念。如图北京冬奥会接力火炬,全部应用氢燃料。张北地区的风能、太阳能等生产的绿电输入北京,使北京冬奥会所有场馆实现100%绿电供应。我国自主开发出硫化镉发电玻璃应用于国家速滑馆等项目。“发电玻璃”之所以能发电是因为在玻璃表面涂抹了一层硫化镉,具有了光电转化的功能。与太阳能电板不同,生产同样一块发电玻璃耗时短,成本更低,转化效率更高。国家速滑馆等4个冰上场馆首次使用最清洁、最低碳的二氧化碳跨临界直冷制冰技术制冰,冰面温差不超过0.5℃,有利于运动员创造好成绩。应用此技术不仅减少了传统制冷剂对臭氧层的破坏,而且使国家速滑馆全冰面模式下每年仅制冰部分就能节省至少2×106度电。请根据上述材料,回答下列问题:
(1)北京冬奥会圣火于2021年10月18日在奥林匹克运动的发祥地希腊伯罗奔尼撒半岛利用凹面镜点燃,圣火采集过程中利用凹面镜对光具有 (选填“会聚”“发散”或“色散”)的作用。
(2)请写出火炬接力时奥运圣火燃烧的化学方程式 。
(3)用二氧化碳跨临界直冷制冰技术“制冰”时,混凝土冰板层下方管道内输入低温的液态二氧化碳,并在冰板层表面洒水。而滑冰比赛时,为了消除冰刀滑行造成的划痕,常需进行“补冰”。“补冰”时,工作人员在冰面上浇水,并向浇水处喷撒干冰(固态二氧化碳)。则下列分析正确的是 。
A.“制冰”时液态二氧化碳汽化,需吸热 B.“补冰”时干冰升华,会放热
C.“制冰”时水凝固,会放热 D.“补冰”时水凝华,会放热
(4)如图是北京冬奥会上亮相的一个可自动动测量并上报体温的可穿戴式智能测温设备,测温精度可达0.05℃,大小如创可贴。该体温计3h可充满电,充电电压和电流分别是5v、1A,则它充满电后大约储存了 J的电能。
(5)若完全燃烧标准煤释放的热量转化为电能的效率为30%,那么国家速滑馆节省2×106度电,就相当于节约 千克煤 (标准煤的热值是3×107J/kg)
6.水是生命之源,是“永远值得操究的物质",人类从未停止过对水的研究。
图一 图二 图三
(1)1766年,英国化学家卡文迪许用锌和稀硫酸制得“可燃空气”,他所说的“可燃空气”成分是 (填化学式)。“可燃空气”在纯氧中燃烧生成水,可得出“水是一个结合物而不是简单元素”。
(2)1785年,拉瓦锡将水蒸气通过红热的铁制枪管将水转化为氢气,同时生成四氧化三铁,实验示意图如图1所示,上述反应的化学方程式为 。
(3)1800年,英国化学家尼科尔森通过电解水得到氢气和氧气,后人不断研究和改进该实验。
①电解法:图2是现在常用的电解水实验装置,当正极产生8mL气体时,负极产生的气体体积大约是 。
②光解法:图3为水在一种新型复合光催化剂(C3N4/CODs)和太阳光作用下分解的原理图。
③对比以上两种水的分解方法, (选填“电解法”或“光解法”)更符合绿色化学理念。
(4)水的净化
化学兴趣小组收集了一瓶浑浊的京杭大运河的河水,模拟自来水厂进行水的净化过程。其实验过程如图4所示,请回答以下问题。
①自来水厂常用明矾作絮凝剂,明矾[KAl(SO4)m·12H2O]能作絮凝剂,是因为明矾溶于水后生成具有吸附作用的胶状物氢氧化铝,问m= 。
②欲使净化水转化为纯水,则可采取的方法是 。
7.二氧化碳是主要的温室气体。大气中二氧化碳的浓度升高,会导致温室效应,进而对全球自然生态系统产生影响,如气候异常、海平面升高、冰川退缩等。我国向国际社会作出郑重承诺,二氧化碳排放量力争于2030年前达到峰值,努力争取在2060年前实现碳中和(如图甲),树立了大国形象,彰显了大国担当。回答下列问题:
甲 乙 丙
(1)如图乙所示的实验装置模拟二氧化碳产生温室效应,左侧集气瓶中盛放空气,右侧集气瓶中盛放二氧化碳气体。如果观察到 现象,可以证明二氧化碳是可以产生温室效应的气体。
(2)“碳中和”是指二氧化碳的排放总量和减少总量相当,下列做法不符合“碳中和”理念的是: (填序号)。
A.骑行共享单车,倡导绿色出行 B.践行光盘行动,杜绝铺张浪费
C.推广火力发电,满足用电需求 D.开展植树造林,优化生态环境
(3)海洋是重要的清除CO2的途径,但海水过量吸收CO2会造成海洋酸化,使海水的pH (填“变大”或“变小”),严重影响海洋生态系统。
(4)植物可光合作用将二氧化碳吸收并固定在植物体内的,写出该过程的文字表达式 .
(5)“人工树叶”是一种模拟电化学实验装置(如图丙所示),该装置模拟植物的光合作用,能利用太阳能,将水和二氧化碳转化为氧气和燃料丙醇(C3H8O),该反应的化学方程式为 .
8.化学改变世界,科技改变生活。请回答:
(1)我国自主研发的复兴号动车组列车,领跑世界,其制造材料有铝合金等,在空气中铝制品耐腐蚀的原因是 。
(2)我国对石墨烯技术的研究居世界领先地位。石墨烯性能优良,用途独特,比如用作太阳能电池的电极,这主要是利用了它的 性。
(3)我国自主设计建造的港珠澳大桥是目前世界最长的跨海大桥,它使用了世界最大尺寸高阻尼橡胶隔震支座,其中橡胶属于 (填字母)。
a.金属材料
b.有机高分子材料
c.复合材料
(4)我国在氢能汽车研发领域取得重大突破,采用了第四代以氢为燃料的电池技术。氢气作为理想能源前景广阔,氢能源的优点是 (答出一点即可)。
(5)现通过生物法制得的氢气中混有CO2、O2和水蒸气等(氢气的体积分数通常为60% 90%),为了得到纯净的氢气,将混合气体依次通过NaOH溶液、灼热的Cu丝和干燥装置。该除杂方案是否正确? ,理由是 。
9.为了使我们的天更蓝、水更清、路更畅,政府大力发展地铁等大众交通,比亚迪、正泰能源 等民族企业大力发展新能源,……一项项举措正在进行。请回答:
(1)雾霾天气时光照严重不足,接近大气底层的紫外线明显减弱,使得大气中的细菌很难被杀死, 从而使通过空气、飞沫传播的 (填传染病的类型)的发病率大大增加。
(2)如图甲所示为一种有机污水处理的装置,经过一段时间的处理后,活性污泥中的好氧性细菌增加,有机物被逐渐降解,有机污水被有效净化。写出好氧性细菌进行有氧呼吸的文字表达式 。
(3)浙江省首个单位大容量太阳能光伏发电系统在义乌市国际商贸城四区并网发电。如图乙是太阳能光伏发电系统工作示意图:
①太阳能收集板的能量转化情况是 。
②为最大限度地让太阳能电池接受阳光,根据浙江的地理位置,应将它的正面朝 (选填“东” “南” “西”或“北”) 。
10.中国目前每年的二氧化碳的排放量达100亿吨以上,位居全球第一位。2020年9月中国政府提出到2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”的目标。工业和生活中大幅提高可再生能源的使用占比是实现目标的路径之一,氢能作为零碳排放的清洁能源逐步被人们重视起来。
(1)生态系统的“碳循环”中,生物群落与无机环境之间主要以__形式进行循环(填物质名称)。
(2)空气中的“碳”转化为生产者体内的“碳”主要是通过植物的 实现的。
(3)通过电解水(H2O)方式制得的氢气(H2)纯度高,杂质气体少被认为是未来最有潜力的绿色氢能供应方式,该反应的化学方程式为 。目前主要的储氢方式是“压缩气态储氢”,其原理是 。
(4)为维持生物固中的碳—氧平衡,实现“碳达峰”和“碳中和”的目标,下列措施不合理的是 。
A.立即停止煤炭、石油、天然气等化石能源的使用以减少“碳”排放
B.植树造林增加森林覆盖面积,保护植被
C.逐步加大太阳能、潮汐能、氢能等清洁能源的开发和使用
D.倡导餐饮“光盘行动”、节约用电、减少一次性用品的使用等
11.2022年北京冬奥会兑现了“绿色办奥”承诺,成为迄今为止首个“碳中和”冬奥会,科技与创新在这当中发挥了重要作用。
(1)新技术:国家速滑馆“冰丝带”采用CO2跨临界直冷制冰技术,实现CO2循环利用和碳排放几乎为零。其技术原理简化为图甲所示,其中压缩机压缩CO2气体示意如图乙所示。CO2气体经压缩机时,压缩机对其做功,CO2气体的内能 ;经冷凝器后变成液态CO2,此过程为 (填写物态变化名称和吸放热情况);经膨胀阀和蒸发器后再次变成CO2气体,CO2分子间的间隙 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)新材料:利用农作物秸秆经过原料检测、聚乳酸生产加工,制成可生物降解的一次性餐盒,供北京冬奥会选手使用。这些餐盒可还田变为肥料,既增加了土壤肥力,又降低了环境污染,“餐盒变肥料”过程中起主要作用的是农田生态系统里的 (填写生态系统的成分)。
(3)新创意:开幕式上,奥运主火炬以“不点火”代替“点燃”、以“微火”取代熊火,充分体现低碳环保,实现了一次点火创新。已知奥运火炬的燃料是氢气,从“绿色办奥”角度分析,氢气做燃料的优点: 。(写出1条)
12.为了使我们的天更蓝、水更清、路更畅,政府大力发展地铁等大众交通,比亚迪、正泰能源等民族企业大力发展新能源,……一项项举措正在进行。请回答:
(1)雾霍天气时光照严重不足,接近大气底层的紫外线明显减弱,使得大气中的细菌很难被杀死,从而使通过空气、飞沫传播的 (填传染病的类型)的发病率大大增加。
(2)如图甲所示为一种有机污水处理的装置,经过一段时间的处理后,活性污泥中的好氧性细菌增加,有机物被逐渐降解,有机污水被有效净化。写出好氧性细菌进行有氧呼吸的文字表达式 装置中翼轮搅拌的主要作用是 ;
13.2017年5月,运用“蓝鲸一号”钻探平台,我国南海神狐海域首次可燃冰试采成功。 材料一:可燃冰,学名天然气水化合物,其化学式为CH4·8H2O,它是天然气的固体状态,因海底高压埋于海底地层深处的大量有机质在细菌的分解作用下,最后形成石油和天然气(石油气)。其中许多天然气被包进水分子中,在海底的低温(2~5 ℃)与压力下结晶,形成可燃冰。
材料二:“蓝鲸一号”钻探平台设计和建造过程刷新了多项世界记录。它长117米,宽92.7米,高118米,质量为42000吨。
请根据上述材料回答:
(1)形成可燃冰需要一定的生态环境。
①海底地层深处,这些分解有机质的细菌能很好地生存,体现了生物对环境的 。这些细菌分解有机质 (填“需要”或“不需要”)氧气。这些细菌与真菌在细胞结构上的主要区别是 。
②在开采过程中,极少量的垃圾废弃物没有对海洋环境造成破坏,这主要是因为海洋生态系统有 的能力。
(2)形成可燃冰的其中一个条件是有甲烷气源。
①可燃冰(CH4·8H2O)中C∶H∶O的元素质量比是 。甲烷属于 (填“有机物”或“无机物”)。
②与石油、煤等化石燃料相比较,开采可燃冰的积极意义有 (写一条)。(可燃冰在空气中燃烧的化学方程式为CH4·8H2O+2O2 CO2+10H2O)
(3)如果南海海水的密度是1.03×103千克/米3,“蓝鲸一号”钻探平台漂浮海面受到的浮力是 牛,浸入海水的体积至少需要 米3。开采出的可燃冰可以直接在管口点燃,说明已经成为气体,从固体变成气体的原因可能是 。
参考答案
1.(1)机械(2分),电磁感应(2分)。(2)可以控制与外界进行物质交换(2分)。(3)澄清石灰水中溶解的氢氧化钙较少,不如石灰乳反应得到的氢氧化镁多(2分)。提纯氯化镁(或去除杂质)(1分)。
2.(1)220;(2)异化;0.264(3)二氧化碳+水 → 有机物+氧气;(4)①②③ .
3.(1)光合 (2)CO2 H2 4.4 (3)电能 ①②
4.(1)光 热
(2)液化
(3)大于
(4)二氧化碳+光 有机物+氧气
(5)选择公共交通方式出行、节约用电等。
5.(1)会聚 (2)2H2+O2=点燃=2H2O (3)C (4)54000J 2.4×105
6.(1)H2;(2)4H2O+3Fe=高温=4H2+fe3O4;(3)16ml;光解法;(4)① 2;②蒸馏法
7.(1)食用油a端上升,b端下降
(2)ABD
(3)变小
(4)二氧化碳+水=光 叶绿体=有机物+氧气
(5)8H2O+6CO2=太阳能=9O2+2C3H8O
8.【分析】(1)根据铝的化学性质来分析;
(2)根据物质的性质与用途来分析;
(3)根据材料的分类来分析;
(4)根据氢能的优点来分析;
(5)根据气体的性质以及除杂的方法来分析。
【解答】解:(1)在常温的条件下,铝易与空气的氧气反应生成致密的氧化铝保护膜,所以在空气中铝制品耐腐蚀;故填:在常温的条件下,铝易与空气的氧气反应生成致密的氧化铝保护膜;
(2)石墨烯性能优良,用途独特,比如用作太阳能电池的电极,这主要是利用了它的导电性;故填:导电;
(3)高阻尼橡胶是由合成橡胶制成的,合成橡胶是一种有机高分子材料;故填:b;
(4)工业上制取氢气是通过分解水得到的,而地球上水资源丰富,可以从水中提取氢气,原料来源广泛;氢气的燃烧值高;氢气燃烧产物是水,不污染环境。故填:产物是水,无污染(合理即可);
(5)氢气与氧气混合达到一定程度时遇明火或加热时会发生爆炸,所以该方案是错误的。故填:不正确;通过灼热的铜丝网时,混合气体可能发生爆炸。
9.(1)呼吸道(2)有机物+氧气==酶==二氧化碳+氧气+能量(3)太阳能转化电能
10.(1)二氧化碳;(2)光合作用;(3);分子之间有间隙,气体变成液体,体积减小,可以储存更多的氢;(4)A;
11.(1)增加(2分);液化放热(2分);变大(1分)。(2)分解者(2分)。(3)燃烧产物无污染(或燃烧不产生CO2)(合理即可)(2分)。
12.(1)呼吸道传染病
(2)有机物+氧气 二氧化碳+水+能量;增加水体中的溶解氧
(3)太阳能转化为电能;南
13.(1)适应;不需要;无成形的细胞核;自动调节
(2)3∶5∶32;有机物;开发新能源,解决能源紧张问题(或减少对环境的污染等,合理均可)
(3)4.2×108;4.08×104;压强减小、温度升高
学科综合
海水
水轮发电机
甲 乙
浓盐水
Mg(OH)2
MgCl2
金属镁
Cl2
HCl
石灰乳
H2
步骤①
步骤②
气态
CO2
压缩机
冷凝器
蒸发器
膨胀阀
液态CO2
低压气体和
液态CO2
气态CO2
CO2气体
排气门
(关闭)
进气门
(关闭)
活塞
(向上运动)
甲 乙
光
叶绿体