相关试卷

碘是一种卤族元素，碘在元素周期表中的信息及原子结构示意图如图所示。

碘在医疗、化学、材料等领域有一席之地。碘是维持甲状腺功能和人体健康的重要微量元素，碘元素的缺乏会对智力造成巨大的影响。食用碘盐（含碘酸钾${\text{KIO}}_{\text{3}}$）是预防碘缺乏病最简便、安全、有效的方式，烹饪时，待食物煮熟后加入碘盐。此外，海带、海藻、海鱼等动植物体内都含有丰富的碘。

碘是小卫星电推器的理想燃料。其工作原理：加热固态碘使其升华成气体，然后在高速电子的轰击下使其变成碘离子与自由电子，接着碘离子被加速至排气口排出，成功推动目标向前。碘的价格低廉、产量丰富、储存方便，因此是离子推进器的高效推进剂。

杭州亚运会主火炬燃料——甲醇

甲醇作为燃料有上百年历史，具有安全高效、清洁、可再生的优点。2023年杭州亚运会主火炬塔就用“绿色甲醇”作为燃料。

甲醇（CH₃OH）又称羟基甲烷、俗称“木精”或“木醇”，自身碳含量很低，一个甲醇分子只有一个碳原子。虽然甲醇含碳元素，燃烧又生成二氧化碳，可甲醇却被称为“零碳”燃料，这是为什么呢?

甲醇可通过二氧化碳加氢生成，每生产1吨绿色甲醇消耗1.375吨二氧化碳，实现了二氧化碳的减排和再生利用，所以被简称为“零碳”燃料，准确地说，甲醇燃料是“零增碳”。目前，我国在甲醇生产的相关设备及技术方面全球领先。

中国科学院李灿团队经过深入的研究，掌握了利用太阳能、水、二氧化碳生产甲醇的技术，该技术简称为“液态太阳燃料合成技术”（见图1），被评为“2022年度IUPAC（国际纯粹与应用化学联合会）化学领域十大新兴技术”。图2是我国通过光伏发电制得的氢气与二氧化碳共同作用生产甲醇的工艺流程。研究发现，甲醇的产率与催化剂CuO的质量分数有关，其关系如图3所示。

请根据上述信息回答问题：

我国是世界上最早利用天然气的国家，明代的《天工开物》记载了我国古代劳动人民利用天然气熬制井盐的工艺。在深海沉积物和陆地永久冻土中，还蕴藏着天然气的“升级版”能源——可燃冰，其主要成分是高压、低温条件下形成的甲烷水合物。1立方米可燃冰分解后可释放出上百立方米甲烷。与化石燃料相比，可燃冰有较高的能量密度，且清洁高效、储量丰富，被视为未来化石燃料的替代品。

2025年9月至10月，我国科研团队借助自主研发的“海马”号深海遥控潜水器，在南海北部1500多米深海完成可燃冰原位采集、分解及引燃：降压使可燃冰分解产生甲烷气体作为气源，再通过船载光伏发电将电能输送至海底引燃气源，成功采集到可燃冰的“源火”。这缕来自1522米南海海底的可燃冰“源火”，也成为了第十五届全国运动会的火种，创造了大型运动会火种采集的历史。

我国航天科研团队对模拟火星土壤进行分析，了解到火星土壤部分成分的质量分数如下表所示。火星表面具有低气压、昼夜温差极大和强辐射的环境条件。研究发现，在地球表面稳定的一些化合物，在火星特殊环境下性质会发生改变。目前我国科学家对火星资源开发的设想之一是利用火星土壤中的物质，通过一系列反应获取有用资源，比如利用太阳能将火星土壤中的氧化铁转化为铁单质和氧气。我国科学家还提出可利用火星夜晚的低温，通过凝结将二氧化碳从火星大气中直接分离，而后将火星土壤作为水分解的催化剂和二氧化碳加氢的催化剂，将火星大气中的二氧化碳、火星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。

MOFs具有高比表面积和可调控的孔道结构，可用于二氧化碳的吸附和选择性气体分离(如图2)。

依据上文，回答问题。

清除CO₂是载人航天器环境控制和生命保障的重要问题，目前主要包括LiOH清除、固态胺吸附和分子筛吸附等方式。

LiOH清除CO₂的原理是LiOH溶液与CO₂反应生成了碳酸锂沉淀和水，由于LiOH不可再生，该技术目前多用于短期载人航天任务。固态胺能吸附CO₂和水蒸气，且可在真空条件下再生，因此可用于中长期载人航天任务。研究发现，CO₂分压和温度对CO₂吸附量有影响，如图1所示。分子筛中的吸附剂是沸石。沸石的吸附能力强，且能在高温条件下再生，因此多应用在多人、长期航天任务中。水会影响沸石的吸附性能，通常需对沸石进行干燥处理。相同温度下，干燥时间对不同种类沸石CO₂吸附量的影响如图2所示。

依据文章内容回答下列问题。

近年来，我国在探索宇宙的过程中取得巨大成就，其中最引人关注的是首次在月球上发现新矿物“嫦娥石”。

科研团队对“嫦娥五号”携带的第一批月壤样品进行研究时，发现了一种含钙、钠、镁等的磷酸盐矿物。为确认其是否为新矿物，他们又对“嫦娥六号”携带的第二批月壤样品展开研究，从14万个颗粒中再次找到了该矿物的踪迹，并在聚焦离子束电子显微镜的帮助下，成功分离出一颗粒径约10微米、仅有普通人头发直径十分之一大小的单晶颗粒(如图)，并利用单晶X射线衍射仪对晶体结构进行解译，获得结构数据，被国际矿物学会确认为一种新矿物。

此外，我国研究团队还从月壤样本中提取出具有催化作用的活性成分，在以水为原料、以阳光为能源制备氢气和氧气的反应中，发现其催化性能优于地球表面玄武岩，为未来将月球建设成为宜居环境迈出了最关键的一步。

材料1：长期的太阳风给月壤注入了大量氦$-3$ ， 这是一种未来可能应用于热核聚变发电的清洁能源。月壤中还含有天然的铁、铅、铜、锑等矿物颗粒，月球水以气态水和固态水的形式存在。

材料2：经质谱仪测定，在月球黑暗处发现有极微量的气体生成，其主要成分是氢气、氮气、氖气和氩气等。日出时，月球表面有极微量的甲烷和氨气产生。$0°\text{C}$时，氢气、氦气和氮气的分子运动示意图如下图，当天体中气体的分子运动平均速率大于分子脱离速率的$20\mathrm{\%}$时，该气体会脱离天体逸散到宇宙中。月球表面气体分子的脱离速率均为$\text{2}\text{.4km}\cdot {\text{s}}^{-1}$。

2025年初，中国科学院金属研究所刘岗团队创造性地在二氧化钛材料中引入稀土元素钪，成功设计出具有定向光生电荷传输通道的催化材料（如图1），大幅提升了光催化水分解制氢效率。

钪有三大绝技：一是，钪离子半径与钛相近，能完美嵌入晶格而不造成结构变形；二是，钪的稳定价态+3价恰好能中和氧空位带来的电荷失衡；三是，钪原子在表面能重构晶体原子排布，得到特定的晶面结构。

通过引入5%的钪原子，研究团队成功制备出颗粒表面由{101}和{110}两类晶面组成的金红石相二氧化钛（如图2）。一个晶面专门收集电子，另一个则负责接收空穴。经过测试，改造后的半导体光催化材料，光生电荷分离效率提升200余倍，对波长为$360\text{nm}$紫外光的量子利用率突破30%关口。在模拟太阳光下，其产氢效率比二氧化钛材料高出15倍，创造了该材料体系的新纪录。

我国稀土钪的储量位居世界前列。未来，光催化分解水效率进一步突破后将有望实现产业应用，助力能源结构转型升级

依据上文，回答问题。

目前市场上常见的液态电池主要有两种：磷酸铁锂$\left({\text{LiFePO}}_{\text{4}}\right)$和三元锂。以下为液态电池与固态电池的数据对比：

从市场反应来看，固态电池商业化仍面临不少挑战。一方面，生产成本相对较高；另一方面，材料技术和生产工艺也需进一步成熟和完善。

材料1：长期的太阳风给月壤注入了大量氦$-3$ ， 这是一种未来可能应用于热核聚变发电的清洁能源。月壤中还含有天然的铁、铅、铜、锑等矿物颗粒，月球水以气态水和固态水的形式存在。

材料2：经质谱仪测定，在月球黑暗处发现有极微量的气体生成，其主要成分是氢气、氦气、氖气和氩气等。日出时，月球表面有极微量的甲烷和氨气产生。0℃时，氢气、氦气和氮气的分子运动示意图如下图，当天体中气体的分子运动平均速率大于分子脱离速率的20%时，该气体会脱离天体逸散到宇宙中。月球表面气体分子的脱离速率均为$2.4\text{km}\cdot {\text{s}}^{-1}$。

臭氧(O₃)在通常状况下是淡蓝色、有鱼腥臭味的气体。臭氧的氧化能力比氧气强得多，可以支持燃烧。它虽然是空气质量播报中提及的大气污染物，但臭氧层中的臭氧能吸收紫外线，保护地面生物不受伤害。生产中大量使用的臭氧通常由以下方法制得。

由于臭氧有强氧化性，早在19世纪中期的欧洲，臭氧已被用于饮用水处理。许多有机色素的分子遇臭氧后会被破坏，成为无色物质。因此，臭氧可作为漂白剂，用来漂白麻、棉、纸张等。臭氧用于医用消毒，与传统的消毒剂氯气相比，臭氧有许多优点，可杀灭大多数微生物，包括细菌、病毒、芽孢等，而臭氧很快转化为氧气，无二次污染，高效环保。

依据文章内容回答下列问题。