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  4. 分子原子及其结构新材料及其应用(半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等)

物质世界多姿多彩,以下与物质有关的说法,正确的是()A.巨大的天体是由分子组成,灰尘不是由分子组成B.物质不同状态时具有不同的物理性质与分子的排列方式、作用力的变化无关

一、题文

物质世界多姿多彩,以下与物质有关的说法,正确的是(  )
A.巨大的天体是由分子组成,灰尘不是由分子组成
B.物质不同状态时具有不同的物理性质与分子的排列方式、作用力的变化无关
C.纳米技术研究的都是1mm左右大小的分子
D.原子结构与太阳系结构相似

考点提示:分子,原子及其结构,新材料及其应用(半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等)

二、答案

D

三、考点梳理

知名教师分析,《物质世界多姿多彩,以下与物质有关的说法,正确的是()A.巨大的天体是由分子组成,灰尘不是由分子组成B.物质不同状态时具有不同的物理性质与分子的排列方式、作用力的变化无关》这道题主要考你对 分子原子及其结构新材料及其应用(半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等) 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:分子,原子及其结构,新材料及其应用(半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等)

考点名称:分子
  • 分子:
    (1)分子的定义:分子是保持物质化学性质的最小粒子。
    (2)分子由原子构成
    (3)一般分子的大小只有百亿分之几米,通常以10-10m做单位来量度。
  • 分子的基本性质:
    1. 分子很小,分子直径是10-10—10-9m的范围
    2. 分子质量很小
    3. 分子总是在不断的运动
    4. 分子之间有间隔
  • 有关分子问题的理解方法
    明确:①物质是由分子组成的;②分子是保持物质化学性质的最小微粒;③分子的直径很小,分子用肉眼看不到,凡是肉眼看到的一定不是分子。

    例下列关于分子的说法正确的是(   )
    A.分子是微观世界中的最小微粒
    B.将一块糖进行若干次对分,但要保持其甜味,可分为的最小微粒是分子
    C.蛋白质是一种大分子,它的大小大约有几十微米
    D.以上二说法都不对

    解析:分子是人们认识物质微观世界的一道大门,它是保持物质化学性质的最小微粒,而分子则由更小的微粒——原子组成,原子还可以再分。因此选项A错,B对:一般分子的数量级是纳米,蛋白质的分子比较大,可以达到几十纳米,lμm=103nm,用微米形容分子显然不合理,因此C选项错。

    答案:B

考点名称:原子及其结构
  • 原子定义:
    原子是化学变化中最小的粒子。

    原子结构:
    卢瑟福在成功地进行了d粒子的散射实验后,提出了原子核式结构模型。原子的中心有一个原子核,占很小的体积,但其密度很大,几乎集中了原子的全部质量。带负电的电子在不同的轨道上绕原子核运动,就像地球绕太阳运动一样。20世纪初,科学家们在探索物质结构的历程中,相继发现了原子核可以释放出质子和中子,质子带正电,中子不带电。由此知道了原子核是由质子和中子组成的。而质子和中子是由夸克组成的。所以原子的组成可表示为:

    原子核相对原子来说,体积很小,但质量却很大,原子的质量主要集中在原子核上,电子的质量约为质子质量的
    质子的质量为:1.6726×10-27kg
    中子的质量为:1.6749×10-27kg
  • 原子结构:
    (1)原子核带正电,几乎集中了原子的全部质量,所带的电荷量是元电荷的整数倍。

    (2)核外电子带负电,每个电子的电荷量都为e: 1.6×10-19C。

    (3)整个原子通常呈电中性,原子核的正电荷数与核外电子的负电荷数相等。

    (4)原子核对核外电子有束缚作用。
  • 对原子结构的理解
    明确:①原子由原子核和核外绕核旋转的电子小成,电子和原子核间存在正、负电荷的吸引力;②原子核是由质子和中子组成的;③原子的核式结构与太阳系类似。

    例:下列关于原子结构的说法中正确的是(  )
    A.原子内的物质分布是均匀的
    B.原子结构与太阳系相似,电子绕着原子核运动,就像地球绕着太阳运动一样
    C.电子是原子的组成部分,电子在原子内是静止不动的
    D.原子核南电子、质子和中子组成

    解析:原子核占原子的绝大部分质量,似占很小的体积,所以原子内的物质分布足不均匀的,A项错误:原子的核式结构模型与太阳系相似,B项正确;电子在绕原子核高速运动,C项错误;原子核由质子和中子组成,D项错误。

    答案:B

  • 夸克:
    现代科学研究发现,质子和中子等微粒也有内部结构,它们是由一种叫做“夸克”的更小的微粒组成的 (见图)
考点名称:新材料及其应用(半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等)
  • 新型材料:
    新材料之一:纳米材料
    ①纳米定义:纳米是长度单位,1nm=10-9m即:十亿分之一米;
    ②当材料的微粒小到纳米尺寸时,材料的性能就会发生显著变化.如:黄金在正常情况下呈金黄色,而它的纳米颗粒却变成了黑色,且熔点显著下降;

    新材料之二:超导材料
    ①超导材料:是一种电阻为零的材料 
    ②超导材料的应用:
    a、利用超导零电阻特性实现远距离大功率输电可无损耗输送强电流。
    b、超导材料种类多,应用广泛。(如:超导磁悬浮列车)

    新材料之三:半导体材料
    有些材料,它的导电性能介于导体和绝缘体之间,这类材料称为半导体,锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。

    新材料之四:形状记忆合金
    ①形状记忆合金:形状记忆合金:加热后能随意拉长和扭曲,冷却后形状不变;再次加热可恢复到原来形状。
    ②主要成分是:镍和钛;
    ③物理特性:当温度达到某一数值时,材料内部的晶体结构会发生变化,从而导致了外形的变化.

    新材料之五:隐性材料
    隐性材料:能吸收电磁波、弹性好、耐拉而压硬度大

  • 超导材料的特性:
    1.零电阻
    超导材料处于超导态时电阻为零,能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流,这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。

    2.抗磁性
    超导材料处于超导态时,只要外加磁场不超过一定值,磁力线不能透入,超导材料内的磁场恒为零。

    3.同位素效应
    超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大,Tc越低,这称为同位素效应。例如,原子量为199.55的汞同位素,它的Tc是4.18开,而原子量为203.4的汞同位素,Tc为4.146开。

  • 记忆合金的应用:
    1. 记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面,用记忆合金制成套管可以代替焊接,方法是在低温时将管端内全扩大约4%,装配时套接一起,一经加热,套管收缩恢复原形,形成紧密的接合。美国海军飞机的液压系统使用了10万个这种接头,多年来从未发生漏油和破损。船舰和海底油田管道损坏,用记忆合金配件修复起来,十分方便。在一些施工不便的部位,用记忆合金制成销钉,装入孔内加热,其尾端自动分开卷曲,形成单面装配件。

    2. 记忆合金特别适合于热机械和恒温自动控制,已制成室温自动开闭臂,能在阳光照耀的白天打开通风窗,晚间室温下降时自动关闭。记忆合金热机的设计方案也不少,它们都能在具有低温差的两种介质间工作,从而为利用工业冷却水、核反应堆余热、海洋温差和太阳能开辟了新途径。现在普遍存在的问题是效率不高,只有4%~6%,有待于进一步改进。

    3. 记忆合金在医疗上的应用也很引人注目。例如接骨用的骨板,不但能将两段断骨固定,而且在恢复原形状的过程中产生压缩力,迫使断骨接合在一起。齿科用的矫齿丝,结扎脑动脉瘤和输精管的长夹,脊柱矫直用的支板等,都是在植入人体内后靠体温的作用启动,血栓滤器也是一种记忆合金新产品。被拉直的滤器植入静脉后,会逐渐恢复成网状,从而阻止95%的凝血块流向心脏和肺部。

    4. 人工心脏是一种结构更加复杂的脏器,用记忆合金制成的肌纤维与弹性体薄膜心室相配合,可以模仿心室收缩运动。现在泵送水已取得成功。

    4. 由于记忆合金是一种“有生命的合金”,利用它在一定温度下形状的变化,就可以设计出形形色色的自控器件,它的用途正在不断扩大。

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