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30.(6分)如图所示为新型材料“气凝胶”,它作为世界上最轻的固体,是一种多孔状、类似海绵结构的二氧化硅固体。这种材料的密度仅约为$3.5\mathrm{kg/m^3}$,看似脆弱不堪其实非常坚固耐用。
(1)将“气凝胶”压缩之后,它能迅速复原,此现象(填“能”或“不能”)说明分子间有空隙。
(2)某大型飞机采用现在盛行的超高强度结构钢制造,质量是$2.37×10^5\mathrm{kg}$,若采用“气凝胶”代替钢材来制造一架同样大小的飞机,则需“气凝胶”的质量为多少千克?请写出计算过程。(钢的密度为$7.9×10^3\mathrm{kg/m^3}$)
(1)将“气凝胶”压缩之后,它能迅速复原,此现象(填“能”或“不能”)说明分子间有空隙。
(2)某大型飞机采用现在盛行的超高强度结构钢制造,质量是$2.37×10^5\mathrm{kg}$,若采用“气凝胶”代替钢材来制造一架同样大小的飞机,则需“气凝胶”的质量为多少千克?请写出计算过程。(钢的密度为$7.9×10^3\mathrm{kg/m^3}$)
答案
不能
解：根据$\rho=\frac{m}{V}$可得,所需“气凝胶”的体积
V_气=V_钢$=\frac{m_钢}{\rho_钢}=\frac{2.37×10^5\mathrm{kg}}{7.9×10^3\mathrm{kg/m^3}}=30\mathrm{m^3},$
则所需“气凝胶”的质量m_气$=\rho_$气V_气$=3.5\mathrm{kg/m^3}×30\mathrm{m^3}=105\mathrm{kg}$。
解：根据$\rho=\frac{m}{V}$可得,所需“气凝胶”的体积
V_气=V_钢$=\frac{m_钢}{\rho_钢}=\frac{2.37×10^5\mathrm{kg}}{7.9×10^3\mathrm{kg/m^3}}=30\mathrm{m^3},$
则所需“气凝胶”的质量m_气$=\rho_$气V_气$=3.5\mathrm{kg/m^3}×30\mathrm{m^3}=105\mathrm{kg}$。
解析
【分析】
第(1)问：气凝胶压缩后迅速复原，是材料的多孔结构具有弹性的表现，并非分子间空隙的变化，因此不能说明分子间有空隙；第(2)问：制造同样大小的飞机，说明气凝胶的体积与钢材的体积相等，先利用密度公式计算钢材的体积，再根据气凝胶的密度计算其质量。
【解析】
(1) 气凝胶压缩后复原，是材料多孔结构的弹性作用，与分子间空隙无关，所以此现象不能说明分子间有空隙。
(2) 已知钢材质量$m_钢=2.37×10^5\mathrm{kg}$，钢的密度$\rho_钢=7.9×10^3\mathrm{kg/m^3}$，根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，可得钢材的体积：
$V_钢=\frac{m_钢}{\rho_钢}=\frac{2.37×10^5\mathrm{kg}}{7.9×10^3\mathrm{kg/m^3}}=30\mathrm{m^3}$
因为制造的飞机大小相同，所以气凝胶的体积$V_气=V_钢=30\mathrm{m^3}$，已知气凝胶的密度$\rho_气=3.5\mathrm{kg/m^3}$，则气凝胶的质量：
$m_气=\rho_气V_气=3.5\mathrm{kg/m^3}×30\mathrm{m^3}=105\mathrm{kg}$
【答案】
不能；105kg
【知识点】
分子间作用力、密度公式的应用
【点评】
本题结合新型材料“气凝胶”考查分子动理论和密度公式的应用，难度适中，关键是理解“同样大小的飞机”对应体积相等，计算时需准确运用密度公式。
【难度系数】
0.7
第(1)问：气凝胶压缩后迅速复原，是材料的多孔结构具有弹性的表现，并非分子间空隙的变化，因此不能说明分子间有空隙；第(2)问：制造同样大小的飞机，说明气凝胶的体积与钢材的体积相等，先利用密度公式计算钢材的体积，再根据气凝胶的密度计算其质量。
【解析】
(1) 气凝胶压缩后复原，是材料多孔结构的弹性作用，与分子间空隙无关，所以此现象不能说明分子间有空隙。
(2) 已知钢材质量$m_钢=2.37×10^5\mathrm{kg}$，钢的密度$\rho_钢=7.9×10^3\mathrm{kg/m^3}$，根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，可得钢材的体积：
$V_钢=\frac{m_钢}{\rho_钢}=\frac{2.37×10^5\mathrm{kg}}{7.9×10^3\mathrm{kg/m^3}}=30\mathrm{m^3}$
因为制造的飞机大小相同，所以气凝胶的体积$V_气=V_钢=30\mathrm{m^3}$，已知气凝胶的密度$\rho_气=3.5\mathrm{kg/m^3}$，则气凝胶的质量：
$m_气=\rho_气V_气=3.5\mathrm{kg/m^3}×30\mathrm{m^3}=105\mathrm{kg}$
【答案】
不能；105kg
【知识点】
分子间作用力、密度公式的应用
【点评】
本题结合新型材料“气凝胶”考查分子动理论和密度公式的应用，难度适中，关键是理解“同样大小的飞机”对应体积相等，计算时需准确运用密度公式。
【难度系数】
0.7
31.(8分)小金发现教师办公室里的普通烧水壶不能自动加水,且保温效果不佳,为此,小金想让工程师爸爸帮忙设计一款自动加水恒温烧水壶。
(1)以下有关烧水壶的设计要求,不合理的是(填字母)。
A.壶柄可以用金属材料,因其导热性好、更耐磨
B.壶底可以用陶瓷材料,因其耐高温、不导电更安全
(2)烧水壶的塑料部分多采用聚丙烯(PP)材料,PP材料可以承受$100°\mathrm{C}$以上的温度,可通过加热重新软化和成型,便于回收再利用。这符合环保要求,也体现了可持续发展的理念,PP材料属于(填“热塑性塑料”或“热固性塑料”)。
(3)为确保饮用水的水质,有关加热控制系统的设计,小金认为:如果连接的是自来水,必须先加热煮沸,再降温至设定温度实现恒温控制;如果连接的是纯净水,直接加热至设定温度再实现恒温控制即可。你是否认同小金的观点?请说明理由。。
(4)根据所学知识,请从材料的选择、制造技术、补充功能等方面对烧水壶的设计提出一条优化建议:。
(1)以下有关烧水壶的设计要求,不合理的是(填字母)。
A.壶柄可以用金属材料,因其导热性好、更耐磨
B.壶底可以用陶瓷材料,因其耐高温、不导电更安全
(2)烧水壶的塑料部分多采用聚丙烯(PP)材料,PP材料可以承受$100°\mathrm{C}$以上的温度,可通过加热重新软化和成型,便于回收再利用。这符合环保要求,也体现了可持续发展的理念,PP材料属于(填“热塑性塑料”或“热固性塑料”)。
(3)为确保饮用水的水质,有关加热控制系统的设计,小金认为:如果连接的是自来水,必须先加热煮沸,再降温至设定温度实现恒温控制;如果连接的是纯净水,直接加热至设定温度再实现恒温控制即可。你是否认同小金的观点?请说明理由。。
(4)根据所学知识,请从材料的选择、制造技术、补充功能等方面对烧水壶的设计提出一条优化建议:。
答案
A
热塑性塑料
认同；自来水中含有微生物,不可以直接饮用,沸腾可以杀死绝大多数微生物,纯净水可以直接饮用
内胆材料的选择:选择导热性强、抗腐蚀能力强的非金属材料,如304不锈钢。外壳材料的选择:选择耐磨、耐高温、抗氧化、符合国标要求的塑料。制造技术:金属内胆选择一体冲压成型。补充功能:增加消毒功能等(合理即可)
热塑性塑料
认同；自来水中含有微生物,不可以直接饮用,沸腾可以杀死绝大多数微生物,纯净水可以直接饮用
内胆材料的选择:选择导热性强、抗腐蚀能力强的非金属材料,如304不锈钢。外壳材料的选择:选择耐磨、耐高温、抗氧化、符合国标要求的塑料。制造技术:金属内胆选择一体冲压成型。补充功能:增加消毒功能等(合理即可)
解析
【分析】
本题围绕烧水壶的设计展开，需结合材料性质、塑料分类、饮用水处理等知识逐一分析问题：
(1) 壶柄需具备隔热性，结合金属与陶瓷的性质判断合理性；
(2) 根据塑料受热后是否可软化成型，区分热塑性与热固性塑料；
(3) 对比自来水和纯净水的成分差异，分析加热要求的合理性；
(4) 从材料选择、制造技术、补充功能等角度，提出符合实际的优化建议。
【解析】
(1) 壶柄用于握持，需要隔热，金属材料导热性好，使用时易烫手，不适合做壶柄，故A不合理；壶底用陶瓷材料，因其耐高温、不导电，使用更安全，B合理，因此选A。
(2) 热塑性塑料受热时可软化、重新成型，热固性塑料受热后无法软化，PP材料可加热重新软化和成型，属于热塑性塑料。
(3) 认同小金的观点。自来水中含有大量微生物（细菌等），直接饮用会危害健康，煮沸可以杀死绝大多数微生物，保障饮用安全；纯净水经过净化处理，几乎不含微生物，可直接加热至设定温度，无需煮沸。
(4) 优化建议可从多方面提出，如材料选择：内胆选用食品级304不锈钢，导热性强且抗腐蚀；制造技术：采用一体冲压成型提升密封性；补充功能：增加防干烧、自动断电功能等（合理即可）。
【答案】
A；热塑性塑料；认同；自来水中含有微生物，煮沸可以杀死绝大多数微生物，纯净水可以直接饮用；内胆材料选择导热性强、抗腐蚀能力强的非金属材料，如304不锈钢（合理即可）
【知识点】
常见材料的性质与用途、塑料的分类、水的净化与消毒
【点评】
本题结合生活中常见的烧水壶设计，考查化学知识在生活中的实际应用，难度适中，需要学生联系实际分析问题，体现了化学与生活的紧密联系。
【难度系数】
0.7
本题围绕烧水壶的设计展开，需结合材料性质、塑料分类、饮用水处理等知识逐一分析问题：
(1) 壶柄需具备隔热性，结合金属与陶瓷的性质判断合理性；
(2) 根据塑料受热后是否可软化成型，区分热塑性与热固性塑料；
(3) 对比自来水和纯净水的成分差异，分析加热要求的合理性；
(4) 从材料选择、制造技术、补充功能等角度，提出符合实际的优化建议。
【解析】
(1) 壶柄用于握持，需要隔热，金属材料导热性好，使用时易烫手，不适合做壶柄，故A不合理；壶底用陶瓷材料，因其耐高温、不导电，使用更安全，B合理，因此选A。
(2) 热塑性塑料受热时可软化、重新成型，热固性塑料受热后无法软化，PP材料可加热重新软化和成型，属于热塑性塑料。
(3) 认同小金的观点。自来水中含有大量微生物（细菌等），直接饮用会危害健康，煮沸可以杀死绝大多数微生物，保障饮用安全；纯净水经过净化处理，几乎不含微生物，可直接加热至设定温度，无需煮沸。
(4) 优化建议可从多方面提出，如材料选择：内胆选用食品级304不锈钢，导热性强且抗腐蚀；制造技术：采用一体冲压成型提升密封性；补充功能：增加防干烧、自动断电功能等（合理即可）。
【答案】
A；热塑性塑料；认同；自来水中含有微生物，煮沸可以杀死绝大多数微生物，纯净水可以直接饮用；内胆材料选择导热性强、抗腐蚀能力强的非金属材料，如304不锈钢（合理即可）
【知识点】
常见材料的性质与用途、塑料的分类、水的净化与消毒
【点评】
本题结合生活中常见的烧水壶设计，考查化学知识在生活中的实际应用，难度适中，需要学生联系实际分析问题，体现了化学与生活的紧密联系。
【难度系数】
0.7
32.(6分)《西游记》是中国古典名著，深受同学们的喜爱，针对其中的几个情节，某科学兴趣小组的同学们提出了一些有趣的看法。如果你是他们小组的一员，试着对这些有趣的情节分析并回答：
(1)《西游记》第五回:大闹天宫时孙悟空拔一把毫毛，嚼碎喷出就变出了许多小孙悟空。同学们觉得这种生殖就像动物克隆一样，据此，你认为这是(填“有性”或“无性”)生殖。
(2)《西游记》第二十四回:一种神奇的果实——人参果，三千年一开花，三千年一结果，再三千年才得熟，一万年方得吃。小组同学提出:人参果结果的时间太长了，要是每天都给它施肥，这样它就能长得更快。小金立即反驳道:每天施肥可能会导致细胞液的浓度(填“大于”“小于”或“等于”)土壤溶液的浓度，此时细胞会(填“吸水”或“失水”)，导致果树死亡。
(1)《西游记》第五回:大闹天宫时孙悟空拔一把毫毛，嚼碎喷出就变出了许多小孙悟空。同学们觉得这种生殖就像动物克隆一样，据此，你认为这是(填“有性”或“无性”)生殖。
(2)《西游记》第二十四回:一种神奇的果实——人参果，三千年一开花，三千年一结果，再三千年才得熟，一万年方得吃。小组同学提出:人参果结果的时间太长了，要是每天都给它施肥，这样它就能长得更快。小金立即反驳道:每天施肥可能会导致细胞液的浓度(填“大于”“小于”或“等于”)土壤溶液的浓度，此时细胞会(填“吸水”或“失水”)，导致果树死亡。
答案
无性
小于
失水
小于
失水
解析
【分析】
要解决这道题，需结合生物基础知识分析两个问题：第(1)问需明确有性生殖和无性生殖的本质区别；第(2)问需掌握植物细胞吸水和失水的浓度差规律。
【解析】
(1) 有性生殖的核心是经过两性生殖细胞结合形成受精卵，再发育为新个体；无性生殖不经过两性生殖细胞的结合，由母体直接产生新个体。孙悟空拔毫毛变出小孙悟空的过程类似克隆，无两性生殖细胞结合，因此属于无性生殖。
(2) 植物细胞吸水和失水的规律：当细胞液浓度小于周围溶液（土壤溶液）浓度时，细胞失水；当细胞液浓度大于周围溶液浓度时，细胞吸水。每天过量施肥会使土壤溶液浓度过高，大于根细胞的细胞液浓度，导致细胞失水，进而造成果树死亡。
【答案】
无性；小于；失水
【知识点】
无性生殖；植物细胞吸水和失水原理
【点评】
本题结合《西游记》名著情节考查生物基础知识点，将文学趣味性与生物知识融合，既考查核心概念的掌握，又体现学科间的联系，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合生物基础知识分析两个问题：第(1)问需明确有性生殖和无性生殖的本质区别；第(2)问需掌握植物细胞吸水和失水的浓度差规律。
【解析】
(1) 有性生殖的核心是经过两性生殖细胞结合形成受精卵，再发育为新个体；无性生殖不经过两性生殖细胞的结合，由母体直接产生新个体。孙悟空拔毫毛变出小孙悟空的过程类似克隆，无两性生殖细胞结合，因此属于无性生殖。
(2) 植物细胞吸水和失水的规律：当细胞液浓度小于周围溶液（土壤溶液）浓度时，细胞失水；当细胞液浓度大于周围溶液浓度时，细胞吸水。每天过量施肥会使土壤溶液浓度过高，大于根细胞的细胞液浓度，导致细胞失水，进而造成果树死亡。
【答案】
无性；小于；失水
【知识点】
无性生殖；植物细胞吸水和失水原理
【点评】
本题结合《西游记》名著情节考查生物基础知识点，将文学趣味性与生物知识融合，既考查核心概念的掌握，又体现学科间的联系，难度适中。
【难度系数】
0.6
