1970年在南京象山東晉王氏家族墓區(qū)出土一枚金質(zhì)指環(huán),上面鑲嵌著半個八面體金剛石。金銀指環(huán)在六朝貴族墓葬中并不少見,但鑲嵌金剛石的指環(huán)目前僅見此一例,它距今已有1700多年的歷史,是我國目前考古發(fā)現(xiàn)最早的鉆石戒指。根據(jù)戒指的造型及一些資料來分析,這件金剛石金指環(huán)可能是西晉年間自西域流入中國的飾品?!?/span>本草綱目》引《十洲記》提到:“西海流砂有昆吾石,冶之作劍如鐵,光明如水精,割玉如泥,此亦金剛之大者?!睆倪@些記述可以看出,古人對金剛石的硬度、透明度、顏色等物理性狀已經(jīng)有了基本的了解。人類雖然在五千年前就從自然界獲取了金剛石,但一直不知道它是由什么元素構(gòu)成的。直到1704年英國科學(xué)家牛頓才證明了金剛石具有可燃性。后來法國科學(xué)家拉瓦錫和英國科學(xué)家騰南脫用實驗證明了金剛石和石墨是碳的同素異形體。1799年,法國化學(xué)家摩爾沃把一顆金剛石轉(zhuǎn)變?yōu)槭_@激發(fā)了人們的逆向思維,能不能把石墨轉(zhuǎn)化成金剛石呢?從此,制備人造金剛石就成為許多科學(xué)家的光榮與夢想。1893 年2月6日,法國化學(xué)家莫瓦桑通過實驗宣布“人造金剛石成功”,然而那顆“人造金剛石”實際上是他的助手偷偷放進(jìn)去的“天然金剛石”。直到1955年,美國科學(xué)家霍爾等在1650℃和95000個大氣壓下,合成了金剛石,并在類似的條件下重復(fù)多次均獲成功。產(chǎn)品經(jīng)各種物理的、化學(xué)的檢測,確證為金剛石,人類歷史上第一次合成人造金剛石宣告成功。人造金剛石的合成方法主要包括高溫高壓法(HTHP)和化學(xué)氣相沉積法(CVD)。HTHP合成原理是模擬天然金剛石的生長環(huán)境,將石墨粉放置在壓機(jī)底部,將壓機(jī)內(nèi)部設(shè)置為恒定的條件[通常壓力為5.4GPa 1GPa=10000O0kPa,溫度為1400℃],石墨粉熔化后得到高純度碳源,輸送至底部進(jìn)行沉淀,得到人造金剛石。CVD合成原理是通過創(chuàng)造溫度1000℃左右、壓力27kPa以下的環(huán)境,將氣體中的碳原子以結(jié)晶形式沉積在基材上交互生長成金剛石晶體,主要為片裝金剛石膜。HTHP生產(chǎn)成本較低、培育速度較快、純凈度較低,多用于工業(yè)領(lǐng)域。CVD生產(chǎn)成本較高、培育速度較慢、純凈度高,適合合成大克拉鉆石,多作為功能性材料用于光、電、聲等領(lǐng)域。4.下列圖解,最符合材料三相關(guān)內(nèi)容的一項是(3分)5.下列對相關(guān)內(nèi)容的概括和分析,正確的一項是(3分)A.有著1700多年歷史的孤品“鉆戒”,是我國最早的鉆石戒指,據(jù)考證,它很可能是西晉年間自西域流入中國的“舶來品”。B.拉瓦錫和騰南脫用實驗證明了金剛石和石墨是碳的同素異形體,這為后來制備人造金剛石提供了可靠的科學(xué)基礎(chǔ)。C.莫瓦桑通過作弊的手段,公然宣稱“人造金剛石成功”,這無疑是近代科學(xué)史上的一樁“丑聞”,為世人所不齒。D.高溫高壓法(HTHP)與化學(xué)氣相沉積法(CVD)綜合比較,前者比后者優(yōu)勢更為明顯,是更值得推廣的一種制備方法。6.“人造金剛石”制備的歷史過程能給我們帶來哪些啟示?錆結(jié)合材料簡要說明。(6分)
4.(3分)C(由原文HTHP“培育速度較快”可知周期短,排除A項;由原文CVD“培育速度較慢”可知周期長,排除D項;根據(jù)二者壓強(qiáng)單位的差距,排除B項。)
5.(3分)B(A項表述不準(zhǔn)確,原文是“我國目前考古發(fā)現(xiàn)最早的鉆石戒指”。C項表述不嚴(yán)謹(jǐn),作弊的是莫瓦桑的助手。D項表述絕對化,兩種方法各有優(yōu)劣。)
6.(6分)①“人造金剛石”的設(shè)想具有創(chuàng)新性,啟示我們做事業(yè)要大膽假設(shè),敢于創(chuàng)新。②“人造金剛石”制備的過程是探究和運用規(guī)律的過程,具有科學(xué)性,啟發(fā)我們做事業(yè)要尊重科學(xué)規(guī)律。③“人造金剛石”的成功之路復(fù)雜曲折,啟示我們做事業(yè)要不畏坎坷與失敗,持之以恒。④“人造金剛石”合成后,經(jīng)多次重復(fù)、各種檢測才得以確證,啟示我們做事業(yè)要有實證精神,小心求證。⑤“人造金剛石”的制備成功,是建立在前人科學(xué)研究、科學(xué)實驗成果的基礎(chǔ)之上的,啟示我們做事業(yè)要借鑒前人成功的經(jīng)驗。
(每答出一點給2分,答出任意三點、意思答對即可。如有其他答案,只要言之成理,可酌情給分。)
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