相关试卷

水体富营养化是指当水中氮、磷等含量过高时，会导致藻类和其他浮游生物的快速生长，进而使得水体中的溶解氧减少，最终引发水质恶化的现象。

水体中的磷来源分为两类：一类是水体底泥释放的磷酸盐；另一类是人类活动带入水体的磷酸盐。为了改善水质，需要除去水中的含磷物质。在众多方法中，物理吸附法以其耗能小、污染少、去除快等优点被广泛使用。

为了检验不同吸附剂对含磷污水的吸附效果，研究人员在温度等其他条件相同时，分别用$0.1\text{g}$的氧化铝、沸石、热力贴作为吸附剂，对$100\text{mL}$0.9mg/L的磷酸二氢钾$\left({\text{KH}}_2{\text{PO}}_4\right)$溶液进行吸附，分别在5min、15min、30min、45min、60min时，取吸附后的水样过滤，测定滤液中剩余磷的浓度，实验结果如图所示。

研究人员进一步研究了吸附剂用量等其他因素对含磷污水的吸附效果，以便于选择合适的除磷吸附剂。

依据文章内容回答下列问题。

新能源汽车已经走进了我们的生活。纯电动汽车因其能源利用率高、结构简单、噪声小等优点成为近年来使用最广的新能源汽车。

电池能为电动汽车提供动力。科研人员发现在电动汽车使用的磷酸铁锂电池中添加导电剂可有效提高电池性能。SP为传统的炭黑导电剂，混合工艺简单，成本低。碳纳米管(CNT)为管状碳材料，导电性极佳，但生产分散工艺要求严格，成本高。

两种导电剂对磷酸铁锂电池的影响见表：

请根据以上材料回答下列问题：

氨气可用于制造氨水、尿素、碳铵、硝酸、铵盐、纯碱等，广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维等领域。

石墨烯是21世纪最具前景的新型纳米材料，它是从石墨中剥离出来的单层碳原子晶体，其微观结构如图1所示。工业上可采用甲烷气体(${\text{CH}}_4$)在高温和催化剂的作用下分解制取石墨烯并产生氢气。

石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发。纺织面料掺入石墨烯后，在低温情况下，石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体，改善人体微循环系统，促进新陈代谢。另外石墨烯还能影响菌体的正常代谢，从而使菌体无法吸收养分直至死亡。不同面料中掺入石墨烯后的抗菌效果如图2所示。

说起地球上的坚韧物质，你会不会认为那就是钢？其实，看似弱不禁风的蜘蛛丝要比钢更坚韧。

蜘蛛丝是自然界中韧性最好的材料之一，有“生物钢材”之称。蜘蛛丝被称为强度最高的天然丝，跟同样粗细的钢丝相比，蜘蛛丝的强度是后者的5倍。铅笔粗细的蜘蛛丝如果结成网，其张力就可以阻挡波音747客机的起飞。尽管蜘蛛丝性能优异，但由于蜘蛛互相残杀的特性和产丝量较低，蜘蛛丝无法像蚕丝一样商业化生产。科学家将产丝基因拼接到细菌中，使其能将塑料垃圾转化为可生物降解的“蜘蛛丝”，这为制备高性能生物纤维提供了新的思路。

2021年1月13日，全球第一辆高温超导磁悬浮列车问世，它运用磁铁“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的原理。运行时速可达620公里每小时，这一发明，再次向世界证明了中国速度。

高温超导的“高温”是$-196℃$左右的温度，是相对于$-270℃$至$-240℃$之间的温度而言的，不是我们传统认知里的“高温”。而超导就是超级导电。科学研究发现，当把超导体温度降到一定程度时，电阻会神奇消失，从而具有超级导电性。

液氮在磁悬浮列车中发挥着重要的作用，它可在$-196℃$时通过分离液态空气的方法获得。高温超导磁悬浮列车在运行时产生大量的热量、由于液氮具有制冷作用，经过一定的技术手段，向轨道上喷射液氮后，可以降低轨道和车轮的温度，既能保持轨道的超导性，同时也能在列车底部形成气垫，使列车与轨道隔离，减少摩擦和空气产生的气动阻力，大大提高了运行速度。

高温超导磁悬浮列车的运行不需要燃油，液氮的来源也比较丰富，与有效地降低了运营成本。

根据材料回答下列问题。

石墨和金刚石一样，是碳元素的一种存在形式，不同的是金刚石是自然界中最坚硬的物质，石墨则是最软的矿物之一，常做成石墨棒和铅笔芯。石墨烯就是从石墨材料中剥离出来的，它只由一层碳原子在平面上构成。石墨烯堪称目前世界上最薄的材料，同时，它又能导电。目前世界上最薄、最轻的全新材料石墨烯，其硬度比最硬的钢铁还要高100倍。

【步骤1】光伏发电制氢：利用太阳能产生的余电，将水分解并转化为氢气，可以得到“绿氢”。

【步骤2】固态储氢：利用固体与氢气发生物理吸附或化学反应等作用，可以把氢气储存起来。如镁镍合金储氢原理之一是镁在一定条件下与氢气发生反应生成氢化镁。

【步骤3】固态氢能发电：在一定条件下将固态储氢装置释放的氢气注入燃料电池。氢气在燃料电池中与氧气发生反应，产生直流电，实现能量的转化，为我们提供“绿电”。

能源站通过氢能的制取、存储、发电、加氢一体化，实现“绿电”与“绿氢”之间的灵活转换，很好地解决了新能源发电的随机性、季节性波动强的难题。

我国科学家对“嫦娥五号”取回的月壤进行分析，获得月壤主要成分的质量分数如图1所示。月球表面具有高真空、低重力和强光照的环境条件。研究发现，在地球表面环境下稳定的金属氧化物，在月球表面高真空环境下会变得不稳定。目前我国科学家对月球进行原位资源开发的设想之一是将月壤加热，发生化学反应，从而获得金属单质和氧气。月球上获得铁的设想如图2所示。

我国科学家还提出可利用月夜极低温度，通过凝结将二氧化碳从人类呼吸的空气中直接分离，然后将月壤作为水分解的电催化剂和二氧化碳加氢的光热催化剂，将呼吸废气、月球表面开采的水资源等转化为氧气、氢气、甲烷和甲醇。

依据上述材料内容，回答下列问题。

依据上文，回答问题：

氢内燃车：氢内燃车以氢气为燃料，不排放任何污染物。氢气可通过电解水等多种方式获得。据测算，$\text{1kg}$氢气完全燃烧可释放$14.3\times {10}^4\text{J}$的热量，$\text{1kg}$汽油完全燃烧可释放$4.6\times {10}^4\text{J}$的热量。

乙醇汽车：乙醇汽车以乙醇为燃料，乙醇是可再生能源，可以通过发酵甘蔗、玉米等农作物，或发酵粮食收割后剩余的秸秆大量提取。

我国新能源汽车发展迅速，未来可期。

风暴瓶，也叫“天气瓶”，瓶子里的溶液组成有蒸馏水、乙醇、硝酸钾、氯化铵和樟脑，瓶内结晶的变化主要是溶液内的樟脑在乙醇中的溶解度会随着温度变化，而硝酸钾、氯化铵和水是为了控制晶体高速生长过程中的连续成核。现代研究证实，温度是影响瓶内结晶形态的最主要因素，与天气的对应关系几乎成随机分布，无预测价值。

如图1和图2展示了“风暴瓶”的制作方法以及KNO₃和NH₄Cl在水中的溶解度曲线。

“化”说氮肥

中国用世界9%的耕地解决了世界22%的人口粮食问题，其中氮肥功不可没。铵态氮肥与硝态氮肥的生产都需要首先将${\text{N}}_2$转变为${\text{NH}}_3$。工业合成氨的流程如图1所示。研究发现：在铁触媒作用下，用体积比为$1:3$的${\text{N}}_2$和${\text{H}}_2$合成氨，当容器中氨的含量不再发生变化时（平衡时），测得氨的含量分别与温度和压强的关系如图2所示。氨的获得，有效缓解了地球上有限的耕地资源与庞大的粮食需求之间的矛盾，但氮肥在生产过程会产生大量的废气、废水。

不同类型的氮肥在使用过程中的利用率仅为30%~35%，大部分氮肥会流失到环境中。长期使用氮肥对土壤有明显的酸化作用，会导致土壤营养成分流失、贫瘠、板结。此外，土壤中硝态氮肥会促进${\text{CH}}_4$的产生，${\text{CH}}_4$是仅次于${\text{CO}}_2$的重要温室气体。