跨學(xué)科實踐活動10 調(diào)查我國航天科技領(lǐng)域中新型材料、新型能源的應(yīng)用（解析版）

跨學(xué)科實踐活動10調(diào)查我國航天科技領(lǐng)域中新型材料、新型能源的應(yīng)用一、化學(xué)材料1．材料分類：金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料，還有復(fù)合材料等。2.無機材料：包括金屬材料（包括純金屬、合金）和無機非金屬材料（包括陶瓷、玻璃、水泥等）。3．合成材料的種類：塑料、合成纖維、合成橡膠。（1）纖維的種類：天然纖維、人造纖維、合成纖維等。（2）塑料的種類：聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、有機玻璃（PMMA）。（3）橡膠的種類：天然橡膠、合成橡膠。合成橡膠的優(yōu)點是具有良好的彈性、絕緣性和耐高溫性。4.聚乙烯塑料無毒；聚氯乙烯塑料有毒，不直接用于食品包裝。5．常見的復(fù)合材料有鋼筋混凝土、機動車輪胎、玻璃鋼、碳纖維等。6．玻璃屬于無機非金屬材料，有機玻璃屬于合成材料，玻璃鋼屬于復(fù)合材料。7.天然纖維：棉、麻、絲、毛；合成纖維：滌綸、腈綸、錦綸合成纖維優(yōu)點：強度高、彈性好、耐磨、耐化學(xué)腐蝕；合成纖維缺點：吸水性透氣性差二、能源1.化石能源的缺點（1）三大化石能源包括煤、石油、天然氣。（1）化石燃料正面臨著日益枯竭的危機。（2）化石燃料的使用還會導(dǎo)致碳排放量的增加。2.開發(fā)新能源開發(fā)可再生和環(huán)境友好的新能源，如風(fēng)能、太陽能、核能、水能、潮汐能、生物質(zhì)能等。3.清潔高效的氫能（1）氫能源的優(yōu)點：①來源廣；②熱值高；③充分燃燒產(chǎn)物為水，故稱為“綠色能源”，是未來最理想的能源。（2）氫能源開發(fā)中的問題①電解水制備氫氣的能耗問題(成本高)；②氫氣的儲存和運輸?shù)葐栴}(安全問題)。（3）最理想的制氫方法尋找光催化劑，使水在光照條件下分解。命題點一航天科技中的材料選擇及其特點【典例1-1】2024年4月30日，神舟十七號載人飛船在東風(fēng)著陸場成功著陸，航天員湯洪波、唐勝杰、江新林安全順利出艙。作為返回艙選用的材料最大的優(yōu)點是（）A．耐高溫 B．防腐蝕 C．硬度小 D．密度大【答案】A【解析】返回艙著陸前會因劇烈摩擦而產(chǎn)生大量熱，因此艙體材料應(yīng)具有良好的耐高溫性能，以防止艙體在高溫下熔化、升華，則作為返回艙選用的材料最大的優(yōu)點是耐高溫。故選A?！镜淅?-2】化學(xué)促進科技發(fā)展，推動社會進步。（2）2022年6月5日神舟十四號載人飛船成功發(fā)射，沈陽航天新光集團有限公司承制生產(chǎn)的連接分離機構(gòu)再次為發(fā)射任務(wù)保駕護航。①載人飛船的制造使用了大量合金，合金的硬度一般比各成分金屬。②航天員穿著的航天服使用了多種合成纖維，合成纖維屬于(填字母序號)。A．無機材料B．合成材料C．復(fù)合材料【答案】大B【解析】①合金的硬度一般比各成分金屬大。②化學(xué)材料包含金屬材料、無機非金屬材料、合成材料和復(fù)合材料等。無機非金屬材料如陶瓷、玻璃、水泥等；合成材料主要有塑料、合成橡膠、合成纖維；復(fù)合材料是兩種或兩種以上材料復(fù)合成一體而形成的材料，如玻璃鋼等，因此合成纖維屬于合成材料，故選B?！咀兪?-1】2024年4月25日“神舟十八號”太空飛船成功發(fā)射，標(biāo)志著我國載人航天進入新的發(fā)展階段。Ⅰ．航天材料（1）航天員艙外航天服使用的聚氨酯橡膠是(填“隔熱”或“導(dǎo)熱”)材料。（2）太陽能電池板基板材料是玻璃纖維，玻璃纖維屬于材料。（3）鈦鋁合金是制造高推重比航空發(fā)動機極具潛力的高溫結(jié)構(gòu)材料，該合金可能具有的特性有(寫兩條)。Ⅱ．生命保障（4）航天食品中包含牛肉和蔬菜，其中主要為航天員提供維生素C的食品是。（5）太空艙的氧氣主要來自水的電解，在電源的(填“正”或“負(fù)”)極產(chǎn)生氧氣Ⅲ．能源系統(tǒng)（6）長征2F型火箭使用的推進劑為偏二甲肼和四氧化二氮。①四氧化二氮()中，氮元素的化合價為。②偏二甲肼與四氧化二氮反應(yīng)過程中(填“吸收”或“放出”)熱量。（7）2024年6月25日，嫦娥六號實現(xiàn)世界首次月球背面取樣返回，其返回艙所用燃料是液氧和煤油，其中液氧的作用是。發(fā)動機點火后煤油燃燒，從燃燒條件的角度分析，點火的作用是。（8）太空艙使用鋰電池。Li可以通過Al與在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)得到，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為?！敬鸢浮浚?）隔熱（2）無機非金屬（3）質(zhì)量輕、耐高溫(或密度小、硬度大等，合理即可)（4）蔬菜（5）正（6）+4放出（7）助燃(合理即可)使溫度達到可燃物的著火點（8）【解析】（1）艙外環(huán)境溫度變化很大，則聚氨酯橡膠是隔熱材料。（2）玻璃纖維以玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、紡紗、織布等工藝制造而成的，屬于無機非金屬材料。（3）鈦鋁合金是制造高推重比航空發(fā)動機極具潛力的高溫結(jié)構(gòu)材料，則說明其耐高溫、質(zhì)量輕、硬度大。（4）牛肉中富含蛋白質(zhì)，蔬菜中富含維生素，則主要為航天員提供維生素C的食品是蔬菜。（5）電解水時，正極產(chǎn)生氧氣，負(fù)極產(chǎn)生氫氣。（6）①四氧化二氮中，氧元素化合價為-2價，設(shè)氮元素化合價為x，根據(jù)“化合物中各元素化合價代數(shù)和為零”，則2x+（-2）×4=0，解得x=+4。②火箭使用的推進劑為偏二甲肼和四氧化二氮，則說明偏二甲肼與四氧化二氮反應(yīng)過程中放出熱量。（7）液氧為助燃劑；點火能使可燃物溫度達到著火點以上。（8）Al和Li2O在高溫條件下反應(yīng)生成氧化鋁和鋰，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。命題點二航天科技中能源種類和特點【典例2】長征系列運載火箭是我國自行研制的航天運載工具，火箭升空主要是利用推進劑燃燒釋放出的大量高溫氣體，形成反作用力，推送火箭加速升空。下表為常用的火箭液體推進劑及其性能比較?；鸺七M劑優(yōu)點缺點火箭舉例偏二甲肼（C2H8N2）、四氧化二氮（N2O4）較易儲存、混合即能燃燒，反應(yīng)如下：C2H8N2+2N2O4═2CO2+4H2O+3N2毒性大、污染嚴(yán)重，腐蝕性強、熱值較低長征4號煤油（主要成分為C12H26）、液態(tài)氧價格便宜、使用方便、安全性好、比沖高不易儲存、儲存加注設(shè)施復(fù)雜、發(fā)射準(zhǔn)備時間長長征5號液態(tài)氫和液態(tài)氧無污染、熱值高、比沖高氫氣制取成本高、不易儲存、發(fā)射準(zhǔn)備時間長長征7號注：比沖一般指比沖量，指單位推進劑所產(chǎn)生的沖量。下列說法不合理的是A．燃燒不一定要與氧氣接觸B．火箭升空的過程中，不存在能量轉(zhuǎn)化C．煤油充分燃燒后，可能生成二氧化碳和水D．火箭推進劑的選擇需要從環(huán)境保護、安全、經(jīng)濟、性能等多角度考慮【答案】B【解析】A、燃燒是一種發(fā)光、發(fā)熱的劇烈的氧化反應(yīng)；燃燒不一定要與氧氣接觸，如偏二甲肼與四氧化二氮的燃燒，說法合理，不符合題意；B、火箭升空的過程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能，說法不合理，符合題意；C、煤油（主要成分為C12H26）主要是由碳元素與氫元素組成的，由質(zhì)量守恒定律可知，煤油充分燃燒后，可能生成二氧化碳和水，說法合理，不符合題意；D、火箭推進劑的選擇需要從環(huán)境保護、安全、經(jīng)濟、性能等多角度考慮，說法合理，不符合題意。故選B。點撥：【變式2-1】長征七號遙七運載火箭采用液氧和煤油作為推進劑，下列說法不正確的是A．液氧中氧元素的化合價為-2價 B．將氧氣壓縮為液氧，氧分子間隔減小C．該推進劑中液氧作為助燃劑 D．該推進劑中煤油作為燃料【答案】A【解析】A、液氧是液態(tài)氧氣，是由氧元素組成的純凈物，屬于單質(zhì)，故液氧中氧元素的化合價為0，不正確；B、將氧氣壓縮為液氧，分子之間存在間隔，受壓后，分子之間的間隔變小，正確；C、液氧是液態(tài)氧氣，氧氣具有助燃性，故該推進劑中液氧作為助燃劑，正確；D、煤油具有可燃性，故該推進劑中煤油作為燃料，正確；故選A?！咀兪?-2】閱讀下列短文并回答問題。2023年12月9日，我國朱雀二號遙三運載火箭一次將三顆航天器順利送入預(yù)定軌道，這是全球首枚成功發(fā)射衛(wèi)星的甲烷火箭。甲烷（化學(xué)式：CH4）是天然氣的主要成分，密度小、燃燒熱值高，且完全燃燒生成二氧化碳和水，不會污染空氣，所以被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活，用液氧和甲烷作燃料的火箭（簡稱甲烷火箭）相比傳統(tǒng)的火箭有著很多的優(yōu)勢：相對同體積的其他火箭可以提供更大更持久的動力；甲烷火箭的另一個優(yōu)點是可重復(fù)使用。由于燃燒的是甲烷，燃燒室內(nèi)基本不結(jié)焦，用過一次之后再添加燃料仍然可以繼續(xù)使用，這種火箭在完成任務(wù)后返回地面，經(jīng)過維護和燃料補充后就能再次使用，大大降低了成本，并且減少了廢棄物的產(chǎn)生。（1）甲烷屬于（填“無機物”或“有機物”）。（2）甲烷火箭儲存甲烷的容器應(yīng)具備的性能：。（3）相較傳統(tǒng)火箭，甲烷火箭的優(yōu)點是?！敬鸢浮浚?）有機物（2）密封性和耐腐蝕性等（合理即可）（3）相對同體積的其他火箭可以提供更大更持久的動力；可重復(fù)使用；大大降低了成本，并且減少了廢棄物的產(chǎn)生（合理即可）【解析】（1）甲烷是含有碳元素的化合物，屬于有機物；（2）甲烷火箭是用液氧和甲烷做燃料的火箭，甲烷是一種易燃氣體，在儲存過程中需要遵循嚴(yán)格的溫度和壓力要求，以確保安全，儲存甲烷容器需具有良好的耐腐蝕性和密封性；（3）據(jù)文中信息，用液氧和甲烷做燃料的火箭（簡稱甲烷火箭）相比傳統(tǒng)的火箭有著很多的優(yōu)勢：相對同體積的其他火箭可以提供更大更持久的動力；甲烷火箭的另一個優(yōu)點是可重復(fù)使用，由于燃燒的是甲烷，燃燒室內(nèi)基本不結(jié)焦，用過一次之后再添加燃料仍然可以繼續(xù)使用，這種火箭在完成任務(wù)后返回地面，經(jīng)過維護和燃料補充后就能再次使用，大大降低了成本，并且減少了廢棄物的產(chǎn)生?！咀兪?-3】2024年10月30日，神舟十九號載人飛船發(fā)射成功，“70后、80后、90后”航天員齊聚“天宮”，完成中國航天史上第5次“太空會師”，是中國航天發(fā)展道路上又一個重要的里程碑！材料一：空間站核心艙內(nèi)的生活污水可通過反滲透膜（只允許水分子和少部分離子通過）處理。材料二：目前，我國長征五號運載火箭的發(fā)動機，采用了液氫（沸點為-252.8℃）、液氧（沸點為-183℃）作為推進劑。火箭推進器內(nèi)采用氫氧燃燒的方法進行。材料三：運載火箭是一種重要的航天工具，它的主要作用是攜帶物體飛越空間。火箭推進劑主要有液氫、液氧，煤油、液氧，甲烷、液氧，肼類等。（1）反滲透膜的凈水方式與實驗室中的操作原理相似，該操作中需要用到的玻璃儀器有燒杯、、玻璃棒等。（2）寫出火箭推進器內(nèi)氫氣在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式：，該反應(yīng)屬于（填基本反應(yīng)類型）反應(yīng)，該反應(yīng)的燃料被稱為最清潔的燃料，理由是。（3）某運載火箭使用的推進劑為偏二甲肼（C2H8N2）和四氧化二氮（N2O4），發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為，則X的化學(xué)式為。（4）火箭推進劑中有甲烷、液氧，其中甲烷為燃燒提供了。（填燃燒需要的三個條件之一）【答案】（1）過濾漏斗（2）化合氫氣燃燒產(chǎn)物只有水，比較環(huán)保（3）N2（4）可燃物【解析】（1）反滲透膜只允許水分子和少部分離子通過，故反滲透膜的凈水方式與實驗室中的過濾操作原理相似，均是將不同顆粒大小的物質(zhì)分離；過濾所需的玻璃儀器是：燒杯、漏斗、玻璃棒；（2）氫氣在氧氣中燃燒生成水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；該反應(yīng)符合“多變一”的特點，屬于化合反應(yīng)；該反應(yīng)的燃料是氫氣，氫氣燃燒產(chǎn)物只有水，比較環(huán)保，故氫氣被稱為最清潔的燃料；（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變，反應(yīng)物中含C、H、N、O的個數(shù)分別是2、8、6、8，生成物中含C、H、N、O的個數(shù)分別是2、8、0、8，故生成物中還應(yīng)含6個N，故X的化學(xué)式為：N2；（4）燃燒的條件為：可燃物、與氧氣（或空氣）接觸，溫度達到可燃物的著火點，故甲烷為燃燒提供了可燃物。命題點三航天科技中材料和能源的未來方向【典例3】C919中型客機（COMAC-C919）是中國首款按照最新國際適航標(biāo)準(zhǔn)研制的干線民用飛機，C919中型客機是建設(shè)創(chuàng)新型國家的標(biāo)志性工程，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。先進材料首次在國產(chǎn)民機大規(guī)模應(yīng)用，第三代鋁合金材料、碳纖維復(fù)合材料在C919機體結(jié)構(gòu)用量分別達到8.8%和12%。（1）C919由于大量采用碳纖維復(fù)合材料，較國外同類型飛機80分貝的機艙噪音，C919機艙內(nèi)噪音降到60分貝以下。碳纖維復(fù)合材料具有的優(yōu)點是（填A(yù)、B、C選項）A彈性好、耐磨B絕緣性好，不易老化C密度小、強度高（2）為減輕飛機結(jié)構(gòu)重量，在機身的設(shè)計，上還更多的使用新型的鋁合金材料。在鋁合金中加入微量的鈧（Sc），添加0.5%左右鈧的鋁合金經(jīng)超塑性處理后，其延伸率可達到1100%。因此，鋁鈧合金可望成為新一代的航天、航空、艦船工業(yè)用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。金屬鈧可由電解氯化鈧（ScC13）制得，電解氯化鈧可得兩種單質(zhì)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為，反應(yīng)前后氯元素的化合價變化為。此方法中的能量轉(zhuǎn)化為。（3）在減排方面，C919是一款綠色排放、適應(yīng)環(huán)保要求的先進飛機。通過環(huán)保的設(shè)計理念，飛機碳排放量較同類飛機降低50%。使用的生物航空煤油比普通的航空煤油燃燒減少了（填兩種物質(zhì)的化學(xué)式）等計入空氣污染指數(shù)的污染物。【答案】C-1價→0價電能→化學(xué)能CO、SO2【解析】（1）碳纖維復(fù)合材料具有的優(yōu)點是密度小、強度高。故選C；（2）金屬鈧可由電解氯化鈧（ScC13）制得，電解氯化鈧可得兩種單質(zhì)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，這兩種單質(zhì)分別為Sc和Cl2，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為。ScC13中氯元素顯-1價，氯氣屬于單質(zhì)，氯元素的化合價為0價，反應(yīng)前后氯元素的化合價變化為-1價→0價。此方法中的能量轉(zhuǎn)化為電能→化學(xué)能。（3）使用的生物航空煤油比普通的航空煤油燃燒減少了CO、SO2等計入空氣污染指數(shù)的污染物?！咀兪?-1】閱讀神舟飛船2023年10月26日19時34分，駕乘神舟十七號載人飛船的航天員湯洪波等成功入駐中國空間站，與神舟十六號航天員成功“太空會師”。2023年10月31日，神舟十六號載人飛船在東風(fēng)者陸場成功著陸，航天員景海鵬等航天員安全順利出艙。神舟載人飛船的成功發(fā)射、在軌運行及安全著陸。標(biāo)志者我國航天科技水平已處于世界領(lǐng)先地位。飛船發(fā)射時，為增加發(fā)射動力和發(fā)射過程的有效性，選用偏二甲肼（C2H8N2，有毒）和四氧化二氮（N2O4，有毒）組成雙元動力推進劑，二者反應(yīng)后的生成物對環(huán)境無污染，這是因為生成了CO2、H2O等物質(zhì)。出艙活動時，艙外宇航員的宇航服是由鋁合金、橡膠、聚酯材料等制作而成，宇航服的最外層使用了玻璃纖維和一種叫“特氟隆”的合成纖維，足以抵御像槍彈一般的微隕石的襲擊，以保證宇航員的安全。返回艙的艙體表面的蜂窩狀熱控涂層是石棉、玻璃與酚醛等復(fù)合而成的一種燒蝕材料制成，在返回艙和大氣劇烈摩擦過程中，燒蝕材料會燃燒或分解，此過程將帶走絕大部分熱量，從而保護返回艙的安全返回。返回艙返回時的動力是液氫和液氧提供的。閱讀文本，回答問題：（1）飛船發(fā)射時，推進劑發(fā)生反應(yīng)后生成的一種無污染的氣體單質(zhì)可能是；使用推進劑時應(yīng)注意的一點是。（2）宇航員出艙活動時，宇航員的宇航服具有的特性是（合理即可）。宇航服中的鋁合金屬于材料。（3）返回艙的艙體表面的蜂窩狀熱控涂層燒蝕材料具有的一種性質(zhì)是。（4）返回艙返回時，提供動力發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是?！敬鸢浮浚?）氮氣/N2防止反應(yīng)物泄漏（合理即可）（2）具有良好的氣密性和耐壓性金屬（3）防熱、隔熱（合理即可）（4）2H2+O22H2O【解析】（1）偏二甲肼（C2H8N2，有毒）和四氧化二氮（N2O4，有毒）組成雙元動力推進劑，二者反應(yīng)生成了CO2、H2O等物質(zhì)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后元素種類不變，該氣體單質(zhì)可能是氮氣；由題干信息可知，反應(yīng)前的物質(zhì)都有毒，為了使反應(yīng)后對環(huán)境無污染，則反應(yīng)物恰好完全反應(yīng)、要防止反應(yīng)物泄漏，故填：氮氣或N2；防止反應(yīng)物泄漏（合理即可）；（2）由題干信息可知，當(dāng)艙內(nèi)壓力突變時，壓力服會迅速充滿氣體，這就需要壓力服必須具有良好的氣密性和耐壓性；金屬材料包括純金屬以及它們的合金，因此鋁合金屬于金屬材料，故填：具有良好的氣密性和耐壓性；金屬；（3）返回艙的艙體表面的蜂窩狀熱控涂層燒蝕材料具有防熱、隔熱的性質(zhì)，故填：防熱、隔熱（合理即可）；（4）返回艙返回時的動力是液氫和液氧提供的，即氫氣和氧氣在點燃的條件下生成水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2+O22H2O，故填：2H2+O22H2O。1．超輕“固態(tài)煙”是將SiO2和液體溶劑混合，經(jīng)加壓、干燥后形成的多孔海綿狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。它能承受超過自身重力幾千倍的壓力，絕緣性強、耐高溫。下列說法中不正確的是A．SiO2中硅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46.7%B．超輕“固態(tài)煙”為新型化合物C．超輕“固態(tài)煙”為制造航天深測器提供了新材料D．超輕“固態(tài)煙”可用于處理海洋原油污染【答案】B【解析】A、二氧化硅中硅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，說法正確，不符合題意；B、超輕“固態(tài)煙”是將SiO2和液體溶劑混合，經(jīng)加壓、干燥后形成的多孔海綿狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，屬于混合物，說法錯誤，符合題意；C、超輕“固態(tài)煙”能承受超過自身重力幾千倍的壓力，絕緣性強、耐高溫，為制造航天深測器提供了新材料，說法正確，不符合題意；D、超輕“固態(tài)煙”經(jīng)加壓、干燥后形成的多孔海綿狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，可用于處理海洋原油污染，說法正確，不符合題意。故選B。2．火箭推進劑在火箭發(fā)動機中快速燃燒，為火箭飛行提供能量，液氫-液氧、液態(tài)甲烷-液氧都是優(yōu)良的運載火箭推進劑。下列說法錯誤的是A．液氫、液氧都是單質(zhì)，液態(tài)甲烷是化合物B．火箭推進劑氣化時，分子間距離大大增加C．制造火箭發(fā)動機需用多種金屬、合金以及復(fù)合材料D．等質(zhì)量的氫氣、甲烷完全燃燒，氫氣消耗氧氣更少【答案】D【解析】A、單質(zhì)是由同種元素組成的純凈物，則液氫、液氧都屬于單質(zhì)，化合物是由不同種元素組成的純凈物，則液態(tài)甲烷屬于化合物，故選項說法正確；B、火箭推進劑氣化時，由液態(tài)變成氣態(tài)，分子間距離大大增加，故選項說法正確；C、制造火箭發(fā)動機需要使用多種金屬、合金以及復(fù)合材料。如鎳基合金、鈦合金、鋁合金等金屬材料因其高強度、耐高溫和抗腐蝕性能被廣泛應(yīng)用于火箭發(fā)動機的渦輪、燃燒室和噴管等部件。復(fù)合材料如碳纖維增強復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料和樹脂基復(fù)合材料也因其輕質(zhì)、高強度和耐高溫特性，在火箭發(fā)動機中發(fā)揮重要作用，故選項說法正確；D、由反應(yīng)的質(zhì)量關(guān)系、可知，等質(zhì)量的氫氣、甲烷完全燃燒，氫氣消耗氧氣更多，故選項說法不正確。故選D。3．我國新一代運載火箭采用的是低溫推進劑——液氫、液氧，如長征五號火箭。下列說法中屬于液氫的化學(xué)性質(zhì)的是A．液氫可燃，燃燒后生成水B．液氫是密度最小的液體C．液氫的沸點極低（）D．液氫是透明、無色的【答案】A【解析】A、液氫可燃，燃燒后生成水，經(jīng)過化學(xué)變化才能體現(xiàn)出來，屬于化學(xué)性質(zhì)，故選項正確；B、液氫是密度最小的液體（0.071g?cm-3），密度屬于物理性質(zhì)，故選項錯誤；C、液氫的沸點極低（-252.8℃），沸點屬于物理性質(zhì)，故選項錯誤；D、液氫是透明、無色的，顏色屬于物理性質(zhì)，故選項錯誤。故選A。4．（2024·四川成都·中考真題）2024年4月25日，搭載神舟十八號載人飛船的火箭成功發(fā)射。下列材料用途的對應(yīng)性質(zhì)解釋不合理的是（）A．偏二甲肼作火箭燃料——可燃性 B．鋁合金作火箭的骨架——密度大C．碳纖維復(fù)合材料作飛船外殼——耐高溫 D．特種橡膠制成太空服加壓層——彈性好【答案】B【解析】A、由于偏二甲肼具有可燃性，所以偏二甲肼作火箭燃料。A解釋合理，不符合題意；B、由于鋁合金密度小、強度和硬度大、抗腐蝕性好，所以鋁合金作火箭的骨架。B解釋不合理，符合題意；C、由于碳纖維復(fù)合材料密度小、強度高、耐熱、化學(xué)穩(wěn)定性好，所以碳纖維復(fù)合材料作飛船外殼。C解釋合理，不符合題意；D、由于特種橡膠具有高彈性、耐高溫的性質(zhì)，所以用特種橡膠制成太空服加壓層。D解釋合理，不符合題意。綜上所述：選擇B。5．北京時間2024年10月30日4時27分，神舟十九號載人飛船乘夜色飛向浩瀚太空，發(fā)射取得圓滿成功。神舟十九號航天員乘組順利入駐“天宮”與神舟十八號航天員乘組會師。液氫、液氧可用作神舟飛船運載火箭的推進劑，下列說法不正確的是（）A．火箭升空是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能并最終轉(zhuǎn)化為機械能的結(jié)果B．用液氧來做推進劑是利用了液態(tài)氧的可燃性C．液氫是高能清潔燃料，其本身無毒，燃燒產(chǎn)物是水，熱值很大D．運載火箭的鋁合金外殼具有密度小、耐腐蝕、強度高的特性【答案】B【解析】A、液氫燃燒時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能并最終轉(zhuǎn)化為機械能，從而推動火箭升空，故說法正確；B、氧氣具有助燃性，沒有可燃性，故說法錯誤；C、氫氣燃燒生成水，無污染且熱值大，本身無毒，是最清潔的能源，故說法正確；D、鋁合金具有硬度大、密度小、強度高、耐腐蝕等優(yōu)點，可作制造汽車的特殊材料，可用于制作航天器外殼，故說法正確。故選B。6．新型材料、新型能源的應(yīng)用，是人類共同關(guān)注的問題?！昂教煨抡鞒?，十六問蒼穹”。北京時間2023年5月30日9時31分，搭載神舟十六號載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。請回答下列問題：（1）鈦和鈦合金具有很多優(yōu)良的性能，廣泛用于火箭、航天飛機等。鈦和鈦合金屬于(填“金屬材料”或“復(fù)合材料”)。（2）肼(N2H4)又稱聯(lián)氨，是火箭推進器的常用燃料之一。試寫出N2H4在氧氣中燃燒生成氮氣和水的化學(xué)方程式：。【答案】（1）金屬材料（2）N2H4+O2N2+2H2O7．2024年4月25日，“神舟十八號”太空飛船成功發(fā)射，標(biāo)志著我國載人航天進入新的發(fā)展階段。（1）航天員艙外航天服使用的聚氨酯橡膠是（填“隔熱”或“導(dǎo)熱”）材料；（2）太陽能電池板工作時可將太陽能轉(zhuǎn)化為能；（3）航天食品中包含牛肉和蔬菜，其中主要為航天員提供維生素C的食品是；（4）長征2F型火箭使用的推進劑為偏二甲肼和四氧化二氮。偏二甲肼與四氧化二氮反應(yīng)過程中（填“吸收”或“放出”）熱量；（5）太空艙使用鋰電池。Li可以通過Al與Li2O在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)得到，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為?！敬鸢浮浚?）隔熱（2）電（3）蔬菜（4）放出（5）【解析】（1）航天員艙外航天服使用的聚氨酯橡膠是隔熱材料；（2）太陽能電池板工作時可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能；（3）牛肉中富含蛋白質(zhì)，蔬菜中富含維生素，故主要為航天員提供維生素C的食品是蔬菜；（4）長征2F型火箭使用的推進劑為偏二甲肼和四氧化二氮，則偏二甲肼與四氧化二氮反應(yīng)過程中放出熱量；（5）Li可以通過Al與Li2O在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)得到，則發(fā)生的反應(yīng)是鋁與Li2O在高溫條件下反應(yīng)生成鋰和氧化鋁，化學(xué)方程式為。8．科學(xué)技術(shù)的發(fā)展加速了火箭推進劑的更新?lián)Q代。（1）第一代采用四氧化二氮(N2O4)和偏二甲肼(C2H8N2)為推進劑，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2N2O4+C2H8N2=2X+3N2+4H2O。X的化學(xué)式為，N2O4中氮元素的化合價為。（2）第二代以煤油為燃料。將煤油噴成霧狀進入燃燒室，這是通過的方法使煤油充分燃燒。（3）第三代采用液氫、液氧推進劑作為動力來源，液氫、液氧推進劑被稱為“環(huán)保型推進劑”的原因是?！敬鸢浮浚?）CO2+4價（2）增大煤油與氧氣的接觸面積（3）液氫在液氧中燃燒的產(chǎn)物是水，對環(huán)境無污染【解析】（1）由質(zhì)量守恒定律可知，化學(xué)反應(yīng)前后原子種類及數(shù)目不變，根據(jù)，化學(xué)方程式左邊有6個氮原子、8個氧原子、2個碳原子和8個氫原子，化學(xué)方程式右邊有6個氮原子、8個氫原子、4個氧原子和2個X分子，則2個X分子中含有2個碳原子和4個氧原子，則1個X分子中含有1個碳原子和2個氧原子，故X的化學(xué)式為；中氧元素的化合價為-2價，根據(jù)在化合物中各元素化合價的代數(shù)和為零，則中氮元素的化合價為+4價；（2）將煤油噴成霧狀進入燃燒室，這是通過增大煤油與氧氣的接觸面積的方法使煤油充分燃燒；（3）第三代采用液氫、液氧推進劑作為動力來源，液氫、液氧推進劑被稱為“環(huán)保型推進劑”的原因是液氫在液氧中燃燒的產(chǎn)物是水，對環(huán)境無污染。9．2024年4月24日是我國第九個航天日。我國空間站的建設(shè)、載人飛船和月球探測器的成功發(fā)射等，向世界展示了我國的航天實力。（1）我國液體捆綁式火箭用偏二甲肼和四氧化二氮做推進劑，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：，其中X的化學(xué)式為。（2）空間站利用太陽能電池板提供電能，通過電解水制備氧氣。請寫出電解水反應(yīng)的化學(xué)方程式：。（3）我國科學(xué)家研發(fā)的艙外航天服用到了滌綸，滌綸屬于_____(填字母)。A．天然纖維 B．合成纖維（4）嫦娥六號月球車的紅外成像光譜儀采用了二氧化碲晶體，如圖是碲元素在元素周期表中的部分信息及其原子結(jié)構(gòu)示意圖。下列說法中，正確的有(填序號)。①碲元素屬于金屬元素②碲原子的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為52③碲原子與氧原子的最外層電子數(shù)相同（5）鎂鋁合金廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域，大量的鎂是從海水蒸發(fā)結(jié)晶得到粗鹽后的苦鹵水中提取的，如圖是工業(yè)制鎂的主要流程。①請寫出步驟1中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：。②已知試劑a是一種常見的酸，請寫出它的名稱：?！敬鸢浮浚?）（2）（3）B（4）②③（5）鹽酸/稀鹽酸【解析】（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后原子種類及數(shù)目不變，根據(jù)，化學(xué)方程式左邊有2個碳原子、8個氫原子、6個氮原子和8個氧原子，化學(xué)方程式右邊有6個氮原子、8個氫原子、4個氧原子和2個X分子，則2個X分子中含有2個碳原子和4個氧原子，則1個X分子中含有1個碳原子和2個氧原子，故X的化學(xué)式為；（2）水在通電條件下分解生成氫氣和氧氣，化學(xué)方程式為；（3）滌綸屬于合成纖維，故選：B；（4）①碲帶“石”字旁，屬于非金屬元素，說法錯誤，不符合題意；②由碲原子結(jié)構(gòu)示意圖可知，圈內(nèi)數(shù)字表示質(zhì)子數(shù)，則碲原子的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為52，說法正確，符合題意；③氧是8號元素，在原子中，質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)，則氧原子的核外電子排布為2、6，故氧原子與碲原子的最外層電子數(shù)相同，均是6，說法正確，符合題意。故選：②③；（5）①步驟1中發(fā)生的反應(yīng)為氯化鎂和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，化學(xué)方程式為；②氫氧化鎂和試劑a反應(yīng)生成氯化鎂，即氫氧化鎂和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和水，則試劑a為稀鹽酸。10．2023年5月30日“神舟十六號”太空飛船成功發(fā)射，標(biāo)志著我國載人航天進入新的發(fā)展階段。（1）航天員艙外航天服使用的聚氨酯橡膠是（填“隔熱”或“導(dǎo)熱”）材料。（2）太陽能電池板需要使用鋁合金箔片，鋁合金能加工成箔片是利用了金屬的性。（3）航天食品中包含牛肉和蔬菜，其中主要為航天員提供維生素C的食品是。（4）長征2F型火箭使用的推進劑為偏二甲肼和四氧化二氮。偏二甲肼與四氧化二氮反應(yīng)過程中（填“吸收”或“放出”）熱量?！敬鸢浮浚?）隔熱（2）延展（3）蔬菜（4）放出【解析】（1）航天員艙外航天服使用的聚氯酯橡膠是隔熱材料，才能夠保護航天員的自身安全，故填隔熱；（2）金屬具有良好的延展性，鋁合金能加工成箔片就是利用了金屬的延展性，故填延展；（3）牛肉富含蛋白質(zhì)，蔬菜富含維生素，故填蔬菜；（4）偏二甲肼與四氧化二氮反應(yīng)過程中放出熱量，推進火箭的運行，故填放出。11．2023年5月30日“神舟十六號”太空飛船成功發(fā)射，標(biāo)志著我國載人航天進入新的發(fā)展階段。(一)航天材料（1）航天員艙外航天服使用的聚氨酯橡膠是(填“隔熱”或“導(dǎo)熱”)材料。（2）太陽能電池板需要使用鋁合金，鋁合金相比純鋁的優(yōu)點是_____(填字母)。A．硬度高 B．熔點高 C．抗腐蝕性強(二)生命保障（3）下列航天食品中，富含蛋白質(zhì)的是_____(填字母)。A．脫水米飯 B．醬牛肉 C．凍干草莓（4）太空艙的氧氣主要來自于水的電解，電解水反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（5）王亞平在天宮課堂實驗中將油和水混合振蕩，得到了不分層的油水混合物，請判斷王亞平得到的不分層的油水混合物(填“是”或“不是”)溶液。(三)能源系統(tǒng)（6）長征2F型火箭使用的推進劑為偏二甲肼和四氧化二氮。①四氧化二氮()中氮元素的化合價為。②偏二甲肼()與四氧化二氮()反應(yīng)的化學(xué)方程式為：，則X的化學(xué)式為。(四)能源開發(fā)氫氣是最理想的高熱值清潔能源，制取與貯存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點。（7）全球制氫工業(yè)中，不同原料制得的氫氣比例如圖1.目前氫氣的最主要來源是。（8）利用貯氫合金通過化學(xué)反應(yīng)貯存氫氣如圖2.在高溫下通入氬氣做保護氣的目的是，該貯氫反應(yīng)的化學(xué)方程式為。【答案】（1）隔熱（2）AC（3）B（4）（5）不是（6）+4H2O（7）天然氣（8）防止鎂、銅高溫下被氧化【解析】（1）航天員艙外航天服使用的聚氨酯橡膠是隔熱材料，可起到保護航天員的作用；（2）合金比組成它的純金屬熔點低、硬度大，耐腐蝕，故鋁合金相比純鋁的優(yōu)點是：硬度高、熔點低、抗腐蝕性強。故選AC；（3）A、植物種子或塊莖中富含糖類，故脫水米飯富含糖類，不符合題意；B、動物肌肉、皮膚、毛發(fā)等富含蛋白質(zhì)，故醬牛肉富含蛋白質(zhì)，符合題意；C、蔬菜、水果富含維生素，故凍干草莓富含維生素，不符合題意。故選B；（4）水通電分解生成氫氣和氧氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；（5）得到的不分層的油水混合物不均一、不穩(wěn)定，不是溶液；（6）①四氧化二氮中氧元素顯-2價，設(shè)氮元素的化合價為x，根據(jù)化合物中，正、負(fù)化合價的代數(shù)和為零，可得：，x=+4；②根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后，原子的種類和數(shù)目不變，反應(yīng)物中含C、H、N、O的個數(shù)分別是2、8、6、8，生成物中含C、H、N、O的個數(shù)分別是2、0、6、4，故生成物中還應(yīng)含8個H、4個O，故X的化學(xué)式為：H2O；（7）由圖可知，目前氫氣的最主要來源是：天然氣；（8）氬氣化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在高溫下通入氬氣做保護氣的目的是：防止鎂和銅高溫下被氧化；由圖可知，該貯氫反應(yīng)為Mg2Cu和氫氣在高溫和氬氣的作用下反應(yīng)生成MgH2和MgCu2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。12．化學(xué)與社會發(fā)展心懷山河，眼有星辰；祖國榮耀，寫滿太空。北京時間2024年1月17日晚，搭載著天舟七號貨運飛船的長征七號遙八運載火箭成功發(fā)射，隨后天舟七號貨運飛船與火箭成功分離并進入預(yù)定軌道，飛船太陽能帆板順利展開工作，發(fā)射取得圓滿成功，18日成功對接“天宮空間站”天和核心艙?？臻g站采用了眾多先進科技，如空間站天和核心艙的外殼是高強度的纖維材料，天線為形狀記憶金屬鈦鎳合金，以稀有氣體“氙”作為動力的推進器，分別以環(huán)氧樹脂和碳纖維為基體材料與增強材料的防熱夾層等。I.化學(xué)與材料（1）下列有關(guān)說法不正確的是______。A．天宮空間站鈦鎳合金天線屬于金屬材料B．防熱夾層材料屬于復(fù)合材料C．宇航服的制作材料氯丁尼龍膠布、聚酯纖維薄膜等是合成材料D．空間站天和核心艙的外殼的高強度的纖維材料，屬于無機非金屬材料（2）推動器以稀有氣體氙為動力，氙由(填“原子”“分子”或“離子”)構(gòu)成。（3）2023年6月，神舟十五號載人飛船的返回艙經(jīng)過大氣層時，經(jīng)受住了高速沖擊、一千多度高溫的考驗，最終成功返回地面，這說明返回艙表面所用材料具有特點。飛船往返過程中，宇航員要穿上壓力服，當(dāng)艙內(nèi)壓力突變時，壓力服會迅速充滿氣體，這就需要壓力服必須具有良好的性能。（4）航天發(fā)射塔表面的冷噴鋅涂層能防止生銹，其防銹原理是。II.化學(xué)與能源（5）世界第一枚成功入軌火箭“朱雀二號”采用甲烷作為燃料，請寫出甲烷完全燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式。（6）“長征二號”采用四氧化二氮(N2O4)和偏二甲腓(C2H8N2)作為推進劑，二者混合發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：C2H8N2+2N2O4=3X+2CO2+4H2O，X化學(xué)式為。（7）“長征五號”運載火箭使用液氫()作燃料，優(yōu)點是。（8）“最強貨運飛船”直指蒼穹。搭載發(fā)射的長征七號火箭，采用的是新研發(fā)的液氧煤油發(fā)動機。氧氣由氣態(tài)壓縮為液態(tài)的過程中，氧分子的大小(填“有”或“無”改變。發(fā)動機點火后煤油燃燒，從燃燒條件的角度分析，點火的作用是。(9)飛船太陽能帆板儲能過程中將能轉(zhuǎn)化為能。III.化學(xué)與健康(10)天舟七號運送了近90公斤新鮮水果到空間站，水果中富含的水、糖類和。(11)可在飲食中添加______(填字母代號)來預(yù)防航天員骨質(zhì)疏松。A．C11H22O11Ca B．FeC6H6O7 C．KIO3(12)空間站是宇航員的生命空間。核心艙中采用含氫氧化鋰(化學(xué)式：LiOH)的過濾器來消除呼出的CO2，生成Li2CO3和水。請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。(13)航天員呼出的水蒸氣經(jīng)冷凝、凈