跨学科实践活动 调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用（同步讲义）化学沪科版五四学制2024九年级全一册

跨学科实践 调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用 教学目标 1． 了解不同火箭推进剂的主要组成、化学原理和性能差异。 2． 了解航天高性能材料的类型、性能及应用部位。 重点和难点 重点：火箭推进剂的发展历程和原理；航天高性能材料的特点和应用。 难点：航天能源与材料方案设计与可行性分析。 ◆知识点一 火箭推进剂的发展 1．常见火箭推进剂比较 推进剂 成分 特点 液体推进剂 种类 燃料 氧化剂 / 液氧-液氢 ______ ______ 燃烧效率极高，产物仅为水，清洁无污染，但液氢和液氧的沸点极低（约-200℃），储存需超低温环境，对运输、加注和发动机制造要求严苛，成本高昂。 液氧-煤油 ______ ______ 使用方便、安全性好，且成本低廉，适合大规模应用。 四氧化二氮-肼类 ______ ______ 技术成熟，可靠性高，但燃烧效率较低，且有毒，污染环境。 通用特点：多数液体推进剂需火花点火，但自燃推进剂（如四氧化二氮-肼类）混合后自动反应，简化发动机设计。 固体推进剂 燃料与氧化剂的混合体，常见基体包括聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。 结构简单，成本较低，使用安全，能瞬间产生巨大推力，但推力不可调节，推进效率（比冲）低于液体推进剂。储存方便，适合对灵活性要求不高的场景。 混合推进剂 结合液体与固体推进剂的特性，形成兼具两者优势的混合体。 可像液体火箭发动机一样调节推力，系统相对简单，但燃速较低，燃烧不均匀导致效率偏低。例如液氧/煤油混合推进剂综合性能较好，但燃料控制复杂，需平衡液体与固体的比例。 归纳总结： （1）液氢液氧：最清洁、能量最高、体积最大； （2）煤油液氧：安全、便宜、主流运载火箭； （3）肼类：可自燃、方便，但有毒； （4）固体推进剂：随时发射，但不能停。 2.火箭推进剂应具备的化学特点 （1）燃烧放热______（能量密度高）； （2）单位质量产生气体_____（推力大）； （3）产物尽量_____、_____； （4）燃烧_____、反应_____； （5）储存、运输、使用_____； （6）点燃_____简单，燃烧_____。 即学即练 1．神舟飞船火箭助推器采用偏二甲肼为燃料，关于偏二甲肼说法正确的是 A．相对分子质量为48 B．由碳原子、氢原子和氮原子构成 C．氮元素的质量分数最大 D．C、H、N元素的质量比为 2．航天所用的燃料之一为液氢，说明氢气具备的化学性质是 A．利用了液氢可以做燃料 B．利用了氢气具有还原性 C．利用了氢气具有可燃性 D．燃烧产生淡蓝色火焰 ◆知识点二 航天高性能材料的应用 1. 航天器极端环境与材料需求 极端环境 材料需求 发射阶段 剧烈振动、超高温（箭体与大气摩擦≥1000℃） 耐_____、轻质、抗冲击 轨道运行 真空、强辐射、极端温差（-196℃~150℃） 抗_____、热稳定_____、密度_____ 返回阶段 超高温（≥2000℃）、强烧蚀 防______、隔热、耐_____ 2.高性能材料应用 材料类别 材料名称 特点 应用 结构轻量化材料（火箭/空间站主体） 碳纤维增强复合材料 比强度是钢的10倍、密度仅钢1/4，抗疲劳、耐腐蚀 火箭箭体、卫星结构、空间站舱段；长征系列、天宫空间站大量使用 钛合金 高强度、耐高温（600℃）、耐腐蚀、低密度 发动机部件、卫星支架、载人飞船舱体；3D打印钛合金实现复杂结构一体成型 碳化硅颗粒增强铝基复合材料 密度比铝低30%、强度高40%，轻量化+高刚性 天宫空间站柔性太阳翼支撑结构，解决伸展机构轻量化难题 热防护材料 （火箭/返回舱“铠甲”） 轻质防热涂料 轻质、隔热优异、粘接强、环保； 长征系列火箭整流罩、卫星热防护 超高温陶瓷基复合材料 耐高温、抗氧化、抗热震 火箭发动机喷管、高超声速飞行器热端部件 烧蚀型防热材料 （酚醛树脂基复合材料） 高温下分解吸热，带走热量 神舟飞船返回舱、嫦娥探测器再入防热 功能材料 （能源/热控/电子） 砷化镓（GaAs）多结太阳能电池 光电转换效率30%+，耐极端温差、抗辐照 天宫空间站柔性太阳翼（厚度仅0.7mm，日发电近1000度） 石墨烯导热材料 超高导热率（铜的10倍）、导电、轻质 空间站设备热控，快速散热 形状记忆聚合物复合材料 温度触发形变，在轨可控展开 天宫太阳翼支撑，国际首个在轨验证技术 高温合金（镍基/铌基） 600–1650℃长期稳定，抗蠕变、耐腐蚀 火箭发动机涡轮、燃烧室、喷管；天宫空间站关键部件 即学即练 1．载人飞船返回舱的舱壁使用的热控材料之一是无毒的“聚氨酯软泡沫塑料”[聚氨酯的化学式为]，“聚氨酯软泡沫塑料”属于 A．金属材料 B．无机非金属材料 C．有机合成材料 D．复合材料 2．材料的研制代表了一个国家的工业最高水平。我国发射的神舟系列载人飞船，采用了新型的材料，其中一种航天材料是以铝镁为基体材料，将石墨作为增强材料分散在其中制得的具有特殊性能的材料，它属于（　　） A．金属材料 B．复合材料 C．合成材料 D．无机非金属材料 考点一 火箭推进剂的发展 【例1】运送嫦娥五号的是我国最新的长征五号遥五运载火箭，其采用液氧加煤油替代常规的偏二甲肼类燃料，是世界航天推进技术的发展趋势。在点燃时偏二甲肼和四氧化二氮发生剧烈的反应： ，下列说法不正确的是 A．N2O4中N显+4价 B．a=3 C．反应中只有N元素化合价发生了改变 D．该反应说明燃烧不一定需要氧气 【变式1-1】开展跨学科实践活动中，下列做法所对应的解释正确的是 A．活性炭用于自制净水器——活性炭可杀菌消毒 B．用橡皮泥制作水分子的模型——水是由氢原子和氧原子构成的 C．过氧化氢溶液用于制作简易供氧器——过氧化氢由氢气和氧气组成 D．了解我国宇航产品的能源选择——利用液氢和液氧燃烧释放能量产生推力 【变式1-2】近年来，我国在航天、科技、材料等多领域取得了瞩目的成就，下列过程主要发生化学变化的是 A．用纳米探针移动硅原子书写“中国”两个字 B．“天问一号”火星车利用形状记忆合金在阳光照射下自动展开太阳能板 C．在低温下超导材料的电阻为零 D．神舟“二十二”号飞船的燃料可靠性高，接触即自燃 考点二 航天高性能材料的应用 【例2】有一种航天材料是以铝、镁为基础材料，将石墨作为增强材料分散在其中制得的具有特殊性能的材料，它属于（    ） A．金属材料 B．复合材料 C．合成材料 D．无机非金属材料 【变式2-1】北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量，在航天科技中会用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是 A．合金中只含有金属元素 B．生锈的钢铁制品没有回收价值 C．铁能制成铁丝利用了铁的延展性 D．合金的熔点一般比其组成金属更高 【变式2-2】2024年10月30日，神舟十九号载人飞船发射成功，航天员乘组顺利进驻中国空间站，交接完成后神舟十八号乘组将返回地球，下列物质性质及对应的用途中不合理的是 A．氧气具有助燃性——作火箭燃料 B．铝合金硬度大——作火箭的骨架 C．特种橡胶制成太空服加压层——弹性好 D．碳纤维复合材料作飞船外壳——耐高温 基础达标 1．2024 年4月25 日，我国在酒泉卫星发射中心，成功发射神舟十八号载人飞船。航天所用的燃料之一为液氢，关于这种燃料的说法错误的是 A．液氢是高能燃料且燃烧后的产物无污染 B．燃烧产生淡蓝色火焰 C．热值高、推力大 D．贮存、运输和加注都容易 2．2024年4月30日，神舟十七号载人飞船在东风着陆场成功着陆，航天员汤洪波、唐胜杰、江新林安全顺利出舱。作为返回舱选用的材料最大的优点是 A．耐高温 B．防腐蚀 C．硬度小 D．密度大 3．偏二甲肼（）与反应放出的能量能把火箭送入太空。该化学方程式为。下列说法正确的是 A．X的化学式为CO B．偏二甲肼中碳的质量分数为40% C．该反应属于分解反应 D．偏二甲肼分子中含有2个碳原子、8个氢原子、一个氮分子 4．（2026·重庆·一模）嫦娥六号探测器的发射火箭用到了无污染的高能燃料。该燃料最有可能是 A．液氢 B．甲烷 C．酒精 D．石油 5．（2025·广东广州·二模）材料的应用贯穿人类文明。下列物质属于合成材料的是 A．人面鱼纹彩陶盆 B．四羊青铜方尊 C．纯棉手套 D．宇航服中的芳纶纤维 A．A B．B C．C D．D （25-26九年级上·江苏徐州·期中）阅读下列材料，完成下面小题： 2025年，最新研究，航天新型高能量燃料添加剂二硼化锰（）和自燃离子推进剂（由过氧化氢和离子液体混合而成）将替代传统推进剂偏二甲肼（）和四氧化二氮。高强度碳纤维复合材料具有强度高、耐高温、耐腐蚀、低密度、抗辐射以及导电性好等性质，同时兼备纺织纤维的柔软可加工性，广泛应用于航空航天、信息产业等领域，被誉为“黑色黄金”。 6．下列关于燃料物质的说法正确的是 A．四氧化二氮的化学式是 B．自燃离子推进剂是一种纯净物 C．二硼化锰（）由锰原子和硼分子构成 D．偏二甲肼中碳、氢、氮三种元素的质量比为6:2:7 7．高强度碳纤维复合材料广泛应用于航空航天、信息产业等领域，被誉为“黑色黄金”。下列有关碳纤维复合材料的分析错误的是 A．利用其良好的导电性，可用于制造防静电材料 B．利用其抗辐射、强度高、柔韧性好，可用于制作宇航服外壳 C．利用其高密度、耐高温的性质，可用于生产火箭箭体 D．利用其强度高、耐腐蚀和耐高温的性质，可用于生产火箭发动机喷管 8．（25-26八年级上·上海闵行·月考）2025年11月25日，神舟二十二号飞船成功发射，与中国空间站完成交会对接，再次展现了我国航天科技的强大实力。此次发射神舟二十二号飞船的，是长征二号Ｆ运载火箭。 (1)下列属于化学研究范畴的是__________。 A．设计整流罩外形以减小空气阻力 B．研制火箭外层涂料 C．计算火箭与空间站的交会对接轨道 D．优化火箭与地面站的无线电通信协议 (2)火箭发射过程中一定发生了化学变化的是_____。 A．导流槽内的水受热汽化 B．火箭点火 C．交会对接 D．整流罩脱落 (3)长征二号运载火箭的部分箭体采用铝合金，属于该材料化学性质的是_____。 A．密度较小 B．延展性好 C．硬度较大 D．抗腐蚀性强 (4)焊接火箭发动机时，常用氩气作为保护气，主要利用了氩气的_________。 A．无色无味 B．密度比空气大 C．化学性质稳定 D．通电能发出有色光 (5)长征二号运载火箭的整流罩采用碳纤维复合材料和铝蜂窝制成，下列整流罩材料含有的元素中，属于金属元素的是_________。 A．C B．H C．O D．Al (6)长征二号运载火箭发射时，常会出现棕黄色烟雾，其主要显色成分是红棕色的气体。是一种空气污染物，计入空气质量评价的主要污染物还包括_____。 A．CO B． C． D． (7)长征二号运载火箭的常规推进剂为偏二甲肼和四氧化二氮，燃烧后产生大量高温气体推动火箭升空。偏二甲肼由 种元素组成。 (8)我国新一代运载火箭如长征五号已采用新型推进剂，其中一种为“液氢-液氧”推进剂，液氢和液氧在点燃的条件下生成水，你认为以“液氢-液氧”作为火箭推进剂的优点是 。 9．（2025·重庆秀山·模拟预测）2023年5月30日“神舟十六号”太空飞船成功发射，标志着我国载人航天进入新的发展阶段。下列说法正确的是 A．航天员舱外航天服使用的聚氨酯橡胶属于导热材料 B．太阳能电池板需要使用铝合金箔片，铝合金能加工成箔片是利用了金属的导电性 C．航天食品中包含牛肉和蔬菜，其中牛肉是为航天员提供维生素C的食品 D．长征2F型火箭使用的推进剂为偏二甲肼和四氧化二氮，其反应过程放出热量 10．调查我国航天科技领域新型材料的应用：2025年4月24日“神舟二十号”太空飞船成功发射，标志着我国载人航天进入新的发展阶段。 Ⅰ。航天材料 (1)太阳能电池板需要使用铝合金箔片，铝合金能加工成箔片是利用了金属的 。 Ⅱ。生命保障 (2)太空舱的氧气主要来自水的电解，电解水反应的化学方程式为 。 Ⅲ。能源系统 (3)搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭使用的推进剂为偏二甲肼和四氧化二氮。 ①四氧化二氮（）中，氮元素的化合价为 。 ②偏二甲肼与四氧化二氮反应过程中 （填“吸收”或“放出”）热量。 (4)太空舱使用了锂电池，Li可以通过Al与在高温下发生置换反应得到，该反应的化学方程式为 。 11．（25-26九年级上·重庆长寿·月考）中国航天技术在人类探索浩渺宇宙的前沿不断创新、突破。 (1)钛(Ti)合金是常用的航天材料，合金通常比组成它的纯金属___________(填序号)。 A．密度更大 B．熔点更高 C．抗腐蚀性更好 D．硬度更大 (2)利用和铝在高温条件下反应可以制得金属钛，此反应属于 (填基本反应类型)。 (3)中国空间站所使用的太阳能电池板需要用铝合金加工成的箔片进行密封支撑，铝合金能加工成箔片是利用了该金属材料良好的 性，铝具有良好的抗腐蚀性能的原因 (用化学方程式表示)。 (4)运载火箭使用液氢、煤油等燃料，下列有关说法正确的是___________(填字母)。 A．火箭燃料的使用过程中化学能转变为内能，最终转变为机械能 B．液氢是一种清洁的高能燃料，已应用于航天、交通等领域 C．煤油是利用石油中各成分密度不同而分离出的产品 D．大量使用煤油不利于“碳中和”目标的达成 综合应用 12．（2025·新疆·中考真题）在“调查我国航天科技领域中新型材料的应用”跨学科实践活动中，实践小组认识了一种航天服材料——氨纶尼龙聚合物，该材料属于 A．合成材料 B．天然高分子材料 C．金属材料 D．无机非金属材料 13．（2025·湖南长沙·二模）神舟十九号载人飞船于2025年4月24日17时17分从酒泉卫星发射中心成功发射，载人飞船的航天座椅缓冲器的关键材料是铝锂合金。下列有关铝锂合金的说法正确的是 A．铝锂合金的熔点比纯铝更高 B．铝锂合金的抗腐蚀性能非常差 C．铝锂合金是混合物 D．铝锂合金的硬度比纯铝小 14．（2023·安徽亳州·模拟预测）天宫二号的部分结构图片如图所示，下列说法正确的是    A．发射天宫二号用运载火箭，需选用液氢液氧做燃料 B．太阳翼利用太阳能工作，太阳能属于不可再生能源 C．资源舱用铝锂合金使舱段减重10%，铝锂密度较小 D．天线材料利用大量镍钛合金，这属于有机合成材料 15．（2025·陕西西安·三模）兴趣小组开展跨学科项目式实践活动，下列化学知识正确的是 选项 A B C D 活动主题 探究土壤酸碱性对植物生长的影响 用小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉及塑料瓶自制简易净水器净化雨水 设计低碳行动方案 调查航天科技领域中的材料 化学知识 用氢氧化钙改良酸性土壤 净化后的水是纯净物 加高烟囱可减少大气污染物排放 航天服用到的涤纶属于天然纤维 A．A B．B C．C D．D 16．（25-26九年级上·山东济南·期末）近年来，我国航天工程取得许多重大成就。回答下列问题： Ⅰ．航天材料 (1)航天员舱外航天服使用了一种聚氨酯橡胶材料，聚氨酯橡胶属于 (填“无机非金属”或“有机合成”)材料。 (2)钛合金常用作航天器的外壳材料。钛合金的下列性质与上述用途无关的是___________(填序号)。 A．密度小 B．熔点高 C．与人体具有很好的相容性 D．抗腐蚀性能好 Ⅱ．航天能源 (3)高氯酸铵(NH4ClO4)是固体运载火箭的主要推进剂，氯元素的化合价为 。高氯酸铵分解反应的化学方程式为2NH4ClO4N2↑+2O2↑+4X↑+Cl2↑，则X的化学式是 ，该反应的基本反应类型是 。 (4)长征二号F运载火箭的推进剂用到液氢、液氧。氢气燃烧的化学方程式为 。 Ⅲ．航天保障 (5)航天员在空间站需要食用不同形式的水果、蔬菜，以保证 (填营养物质名称)的摄入。在种植绿叶蔬菜时，发现叶片发黄，需要施用富含 (填一种营养元素符号)的化肥。 (6)我国空间站运用自主研发的“再生生保系统”，有效保障航天员的太空生存，其中一个子系统反应的微观示意图如下，该反应的化学方程式是 ，该反应的过程中的有机物是 (填物质名称) 拓展培优 17．（2025·江苏泰州·二模）某兴趣小组对我国航天科技领域中的材料和能源进行研究性学习。 I、航天领域中的材料 (1)神舟飞船用了大量钛合金，冶炼金属钛的矿石主要成分为钛酸亚铁（），其中钛元素的化合价为 。 (2)空间站的能量主要来自太阳能电池，日电池工作时可将 转化为电能。 (3)空间站废气处理系统利用活性炭的 性除去异味。 (4)航天服用到的聚氨酯橡胶属于 材料。 Ⅱ、航天领域中的燃料 (5)煤基航天煤油的原料——煤属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。 (6)液氢、液氧可作火箭推进剂，氧气是由 构成（写微粒名称），氢气点燃前需要 。 (7)肼是一种常用的火箭燃料，其与氧气反应的微观示意图如下： ①该反应的化学方程式为 。 ②肼作为燃料的优点是 （写一点）。 18．（2025·安徽淮北·三模）“航天新征程，十九问苍穹”。神舟十九号载人飞船发射取得圆满成功，浩瀚太空首次迎来中国“90后”访客。兴趣小组同学对我国航天科技领域中新型材料、新型能源进行了调研，并进行了一系列项目式探究。 活动一：了解新型材料在航天科技中的应用 (1)航天员舱外航天服使用的聚氨酯橡胶是 （选填“合成”或“金属”）材料。 (2)钛铝合金是制造高推重比航空发动机的极具潜力的高温结构材料，该合金可能具有的特性是 （写1条即可）。 活动二：了解能源在航天科技中的应用 推进剂是决定火箭动力的关键因素，下表罗列了常见的三种液体火箭推进剂的特点：[比冲指单位质量的推进剂所能带来的冲量（动量的改变）] 液体推进剂种类 特点 液氧煤油 成本低、比冲较低、易积碳结焦等 液氧液氢 成本高、比冲非常高、绿色环保、不易储存等 液氧甲烷 成本低、比冲较高、积碳不结焦、绿色环保、易制取等 (3)使用上述三种液体推进剂的过程中，作助燃剂的是 。 (4)部分运载火箭装载的推进剂是偏二甲肼（）和四氧化二氮（），二者接触即可发生反应：，释放出强大的能量，将载人飞船送入预定轨道。偏二甲肼和四氧化二氮反应的过程中 （选填“吸收”或“放出”）热量。从“燃烧的条件”分析，你对燃烧的新认识是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 跨学科实践 调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用 教学目标 1． 了解不同火箭推进剂的主要组成、化学原理和性能差异。 2． 了解航天高性能材料的类型、性能及应用部位。 重点和难点 重点：火箭推进剂的发展历程和原理；航天高性能材料的特点和应用。 难点：航天能源与材料方案设计与可行性分析。 ◆知识点一 火箭推进剂的发展 1．常见火箭推进剂比较 推进剂 成分 特点 液体推进剂 种类 燃料 氧化剂 / 液氧-液氢 液氢 液氧 燃烧效率极高，产物仅为水，清洁无污染，但液氢和液氧的沸点极低（约-200℃），储存需超低温环境，对运输、加注和发动机制造要求严苛，成本高昂。 液氧-煤油 煤油 液氧 使用方便、安全性好，且成本低廉，适合大规模应用。 四氧化二氮-肼类 偏二甲肼 四氧化二氮 技术成熟，可靠性高，但燃烧效率较低，且有毒，污染环境。 通用特点：多数液体推进剂需火花点火，但自燃推进剂（如四氧化二氮-肼类）混合后自动反应，简化发动机设计。 固体推进剂 燃料与氧化剂的混合体，常见基体包括聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。 结构简单，成本较低，使用安全，能瞬间产生巨大推力，但推力不可调节，推进效率（比冲）低于液体推进剂。储存方便，适合对灵活性要求不高的场景。 混合推进剂 结合液体与固体推进剂的特性，形成兼具两者优势的混合体。 可像液体火箭发动机一样调节推力，系统相对简单，但燃速较低，燃烧不均匀导致效率偏低。例如液氧/煤油混合推进剂综合性能较好，但燃料控制复杂，需平衡液体与固体的比例。 归纳总结： （1）液氢液氧：最清洁、能量最高、体积最大； （2）煤油液氧：安全、便宜、主流运载火箭； （3）肼类：可自燃、方便，但有毒； （4）固体推进剂：随时发射，但不能停。 2.火箭推进剂应具备的化学特点 （1）燃烧放热极多（能量密度高）； （2）单位质量产生气体体积大（推力大）； （3）产物尽量无毒、无污染； （4）燃烧速度快、反应彻底； （5）储存、运输、使用相对安全； （6）点燃条件简单，燃烧稳定。 即学即练 1．神舟飞船火箭助推器采用偏二甲肼为燃料，关于偏二甲肼说法正确的是 A．相对分子质量为48 B．由碳原子、氢原子和氮原子构成 C．氮元素的质量分数最大 D．C、H、N元素的质量比为 【答案】C 【解析】A、偏二甲肼的相对分子质量=2×12 + 8×1 + 2×14 = 24 + 8 + 28 = 60，选项错误； B、物质是由元素组成的，分子是由原子构成的，偏二甲肼分子是由碳原子、氢原子和氧原子构成的，选项错误； C、偏二甲肼中碳、氢、氧三种元素的质量比为（2×12）：（1×8）：（14×2）=6:2:7，故氮元素质量分数最大，选项正确； D、由C可知，偏二甲肼中碳、氢、氧三种元素的质量比为6:2:7，选项错误； 故选C。 2．航天所用的燃料之一为液氢，说明氢气具备的化学性质是 A．利用了液氢可以做燃料 B．利用了氢气具有还原性 C．利用了氢气具有可燃性 D．燃烧产生淡蓝色火焰 【答案】C 【详解】A、液氢可以做燃料，描述的是氢气的用途，故A错误； B、航天所用的燃料之一为液氢，利用了氢气具有可燃性，而不是利用了氢气具有还原性，故B错误； C、航天所用的燃料之一为液氢，利用了氢气具有可燃性，故C正确； D、燃烧产生淡蓝色火焰，是实验现象，故D错误。 故选：C。 ◆知识点二 航天高性能材料的应用 1. 航天器极端环境与材料需求 极端环境 材料需求 发射阶段 剧烈振动、超高温（箭体与大气摩擦≥1000℃） 耐高温、轻质、抗冲击 轨道运行 真空、强辐射、极端温差（-196℃~150℃） 抗辐射、热稳定好、密度低 返回阶段 超高温（≥2000℃）、强烧蚀 防热、隔热、耐烧蚀 2.高性能材料应用 材料类别 材料名称 特点 应用 结构轻量化材料（火箭/空间站主体） 碳纤维增强复合材料 比强度是钢的10倍、密度仅钢1/4，抗疲劳、耐腐蚀 火箭箭体、卫星结构、空间站舱段；长征系列、天宫空间站大量使用 钛合金 高强度、耐高温（600℃）、耐腐蚀、低密度 发动机部件、卫星支架、载人飞船舱体；3D打印钛合金实现复杂结构一体成型 碳化硅颗粒增强铝基复合材料 密度比铝低30%、强度高40%，轻量化+高刚性 天宫空间站柔性太阳翼支撑结构，解决伸展机构轻量化难题 热防护材料 （火箭/返回舱“铠甲”） 轻质防热涂料 轻质、隔热优异、粘接强、环保； 长征系列火箭整流罩、卫星热防护 超高温陶瓷基复合材料 耐高温、抗氧化、抗热震 火箭发动机喷管、高超声速飞行器热端部件 烧蚀型防热材料 （酚醛树脂基复合材料） 高温下分解吸热，带走热量 神舟飞船返回舱、嫦娥探测器再入防热 功能材料 （能源/热控/电子） 砷化镓（GaAs）多结太阳能电池 光电转换效率30%+，耐极端温差、抗辐照 天宫空间站柔性太阳翼（厚度仅0.7mm，日发电近1000度） 石墨烯导热材料 超高导热率（铜的10倍）、导电、轻质 空间站设备热控，快速散热 形状记忆聚合物复合材料 温度触发形变，在轨可控展开 天宫太阳翼支撑，国际首个在轨验证技术 高温合金（镍基/铌基） 600–1650℃长期稳定，抗蠕变、耐腐蚀 火箭发动机涡轮、燃烧室、喷管；天宫空间站关键部件 即学即练 1．载人飞船返回舱的舱壁使用的热控材料之一是无毒的“聚氨酯软泡沫塑料”[聚氨酯的化学式为]，“聚氨酯软泡沫塑料”属于 A．金属材料 B．无机非金属材料 C．有机合成材料 D．复合材料 【答案】C 【详解】聚氨酯含有碳、氢、氧、氮等元素，属于有机化合物，且为人工合成的高分子材料，因此属于有机合成材料。 故选：C。 2．材料的研制代表了一个国家的工业最高水平。我国发射的神舟系列载人飞船，采用了新型的材料，其中一种航天材料是以铝镁为基体材料，将石墨作为增强材料分散在其中制得的具有特殊性能的材料，它属于（　　） A．金属材料 B．复合材料 C．合成材料 D．无机非金属材料 【答案】B 【分析】复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料按一定方式符合在一起形成的新材料。 【详解】以铝镁为基体材料，将石墨作为增强材料分散在其中制得的具有特殊性能的材料属于复合材料。 故选：B。 考点一 火箭推进剂的发展 【例1】运送嫦娥五号的是我国最新的长征五号遥五运载火箭，其采用液氧加煤油替代常规的偏二甲肼类燃料，是世界航天推进技术的发展趋势。在点燃时偏二甲肼和四氧化二氮发生剧烈的反应： ，下列说法不正确的是 A．N2O4中N显+4价 B．a=3 C．反应中只有N元素化合价发生了改变 D．该反应说明燃烧不一定需要氧气 【答案】C 【详解】A. N2O4中氧元素化合价为负二价，设氮元素化合价为x，化合物中正负化合价代数和为零；则 x ×2+（-2）×4=0，x=+4；正确；     B. 反应前后原子种类数目不变，从氮原子分析2a=2+2×2，故a=3，正确； C. 反应中碳元素化合价也发生了改变，错误；     D. 该反应也是一个燃烧反应，说明燃烧不一定需要氧气，正确； 故选C。 【变式1-1】开展跨学科实践活动中，下列做法所对应的解释正确的是 A．活性炭用于自制净水器——活性炭可杀菌消毒 B．用橡皮泥制作水分子的模型——水是由氢原子和氧原子构成的 C．过氧化氢溶液用于制作简易供氧器——过氧化氢由氢气和氧气组成 D．了解我国宇航产品的能源选择——利用液氢和液氧燃烧释放能量产生推力 【答案】D 【详解】A、活性炭用于自制净水器，是因为活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，不能杀菌消毒，不符合题意； B、水是由水分子构成的，水分子由氢原子和氧原子构成，不符合题意； C、过氧化氢溶液用于制作简易供氧器，是因为过氧化氢能分解生成氧气，过氧化氢由氢元素和氧元素组成，不是由氢气和氧气组成，不符合题意； D、氢气具有可燃性，可作燃料，且氢气燃烧产物只有水，无污染，且热值大，可利用液氢和液氧燃烧释放能量产生推力，符合题意。 故选D。 【变式1-2】近年来，我国在航天、科技、材料等多领域取得了瞩目的成就，下列过程主要发生化学变化的是 A．用纳米探针移动硅原子书写“中国”两个字 B．“天问一号”火星车利用形状记忆合金在阳光照射下自动展开太阳能板 C．在低温下超导材料的电阻为零 D．神舟“二十二”号飞船的燃料可靠性高，接触即自燃 【答案】D 【详解】A、用纳米探针移动硅原子书写“中国”两个字，没有新物质生成，属于物理变化，不符合题意； B、“天问一号”火星车利用形状记忆合金在阳光照射下自动展开太阳能板，没有新物质生成，属于物理变化，不符合题意； C、在低温下超导材料的电阻为零，没有新物质生成，属于物理变化，不符合题意； D、神舟“二十二”号飞船的燃料可靠性高，接触即自燃，有新物质生成，属于化学变化，符合题意。 故选：D。 考点二 航天高性能材料的应用 【例2】有一种航天材料是以铝、镁为基础材料，将石墨作为增强材料分散在其中制得的具有特殊性能的材料，它属于（    ） A．金属材料 B．复合材料 C．合成材料 D．无机非金属材料 【答案】B 【详解】A、金属材料是由纯金属或合金制成的，石墨作为增强材料，则不属于金属材料，故A不正确； B、复合材料是将两种或两种以上的不同材料复合起来形成的，航天材料以铝、镁为基础材料，将石墨作为增强材料，则属于复合材料，故B正确； C、合成材料包括塑料、橡胶和合成纤维，航天材料则不属于合成材料，故C不正确；     D、无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料，航天材料则不属于无机非金属材料，故D不正确。故选B。 【变式2-1】北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量，在航天科技中会用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是 A．合金中只含有金属元素 B．生锈的钢铁制品没有回收价值 C．铁能制成铁丝利用了铁的延展性 D．合金的熔点一般比其组成金属更高 【答案】C 【详解】A、合金是指金属和金属或金属和非金属熔合在一起，形成的具有金属特性的混合物，所以合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素，故选项说法错误； B、生锈的钢铁制品仍有回收价值，可以除锈之后重新利用，节约金属资源，故选项说法错误； C、金属能拉成丝或拍成片，称为金属的延展性，铁能制成铁丝利用了铁的延展性，故选项说法正确； D、合金的熔点一般比其组成金属更低，故选项说法错误； 故选：C。 【变式2-2】2024年10月30日，神舟十九号载人飞船发射成功，航天员乘组顺利进驻中国空间站，交接完成后神舟十八号乘组将返回地球，下列物质性质及对应的用途中不合理的是 A．氧气具有助燃性——作火箭燃料 B．铝合金硬度大——作火箭的骨架 C．特种橡胶制成太空服加压层——弹性好 D．碳纤维复合材料作飞船外壳——耐高温 【答案】A 【解析】A、氧气具有助燃性，而不是可燃性，则不能作燃料，该选项不合理； B、铝合金密度小，硬度大，则可作火箭的骨架，该选项合理； C、特种橡胶弹性好，可制成太空服加压层，该选项合理； D、碳纤维复合材料耐高温，则可作飞船外壳，该选项合理； 故选A； 基础达标 1．2024 年4月25 日，我国在酒泉卫星发射中心，成功发射神舟十八号载人飞船。航天所用的燃料之一为液氢，关于这种燃料的说法错误的是 A．液氢是高能燃料且燃烧后的产物无污染 B．燃烧产生淡蓝色火焰 C．热值高、推力大 D．贮存、运输和加注都容易 【答案】D 【详解】A、液氢是高能燃料且燃烧后的产物只有水，清洁无污染，选项正确； B、氢气燃烧火焰呈淡蓝色，选项正确； C、氢气燃烧热值高，推力大，选项正确； D、因为液氢具有可燃性，所以在贮存和运输当中要十分小心，严禁明火，防止发生爆炸，即该能源的贮存、运输都不易，选项错误。 故选D。 2．2024年4月30日，神舟十七号载人飞船在东风着陆场成功着陆，航天员汤洪波、唐胜杰、江新林安全顺利出舱。作为返回舱选用的材料最大的优点是 A．耐高温 B．防腐蚀 C．硬度小 D．密度大 【答案】A 【详解】返回舱着陆前会因剧烈摩擦而产生大量热，因此舱体材料应具有良好的耐高温性能，以防止舱体在高温下熔化、升华，则作为返回舱选用的材料最大的优点是耐高温。 故选A。 3．偏二甲肼（）与反应放出的能量能把火箭送入太空。该化学方程式为。下列说法正确的是 A．X的化学式为CO B．偏二甲肼中碳的质量分数为40% C．该反应属于分解反应 D．偏二甲肼分子中含有2个碳原子、8个氢原子、一个氮分子 【答案】B 【详解】A、根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，反应物中含C、H、N、O的个数分别是2、8、6、8，生成物中含C、H、N、O的个数分别是0、8、6、4，故生成物中还应含2个C、4个O，故X的化学式为：CO2，不符合题意； B、偏二甲肼中碳的质量分数为：，符合题意； C、该反应的反应物有两种，不符合“一变多”的特点，不属于分解反应，不符合题意； D、由化学式可知，每个偏二甲肼分子中含有2个碳原子、8个氢原子、2个氮原子，不含氮分子，不符合题意。 故选B。 4．（2026·重庆·一模）嫦娥六号探测器的发射火箭用到了无污染的高能燃料。该燃料最有可能是 A．液氢 B．甲烷 C．酒精 D．石油 【答案】A 【详解】A、氢气燃烧热值高，且产物只有水，对环境无污染，符合题意； B、甲烷燃烧会产生二氧化碳，二氧化碳排放过多会造成温室效应，不符合题意； C、酒精不充分燃烧会产生一氧化碳和炭粒等污染物，不符合题意； D、石油燃烧会产生一氧化碳和二氧化硫等多种污染物，不符合题意。 故选：A。 5．（2025·广东广州·二模）材料的应用贯穿人类文明。下列物质属于合成材料的是 A．人面鱼纹彩陶盆 B．四羊青铜方尊 C．纯棉手套 D．宇航服中的芳纶纤维 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A、陶属于无机非金属材料，不符合题意； B、青铜属于铜锡合金，属于金属材料，不符合题意； C、棉属于天然纤维，不符合题意； D、芳纶纤维是合成纤维属于合成材料，符合题意； 故选D。 （25-26九年级上·江苏徐州·期中）阅读下列材料，完成下面小题： 2025年，最新研究，航天新型高能量燃料添加剂二硼化锰（）和自燃离子推进剂（由过氧化氢和离子液体混合而成）将替代传统推进剂偏二甲肼（）和四氧化二氮。高强度碳纤维复合材料具有强度高、耐高温、耐腐蚀、低密度、抗辐射以及导电性好等性质，同时兼备纺织纤维的柔软可加工性，广泛应用于航空航天、信息产业等领域，被誉为“黑色黄金”。 6．下列关于燃料物质的说法正确的是 A．四氧化二氮的化学式是 B．自燃离子推进剂是一种纯净物 C．二硼化锰（）由锰原子和硼分子构成 D．偏二甲肼中碳、氢、氮三种元素的质量比为6:2:7 7．高强度碳纤维复合材料广泛应用于航空航天、信息产业等领域，被誉为“黑色黄金”。下列有关碳纤维复合材料的分析错误的是 A．利用其良好的导电性，可用于制造防静电材料 B．利用其抗辐射、强度高、柔韧性好，可用于制作宇航服外壳 C．利用其高密度、耐高温的性质，可用于生产火箭箭体 D．利用其强度高、耐腐蚀和耐高温的性质，可用于生产火箭发动机喷管 【答案】6．D 7．C 【解析】6．A、两种元素组成的化合物，在元素中间用“化”字连接，化学式中元素的名称从右向左读，与化学式的写法刚好相反，读名称的时候，元素的原子个数在该元素之前，四氧化二氮的化学式应是N2O4，而不是O4N2，错误。 B、根据材料中提供信息可知，自燃离子推进剂由过氧化氢和离子液体混合而成，因此属于混合物，不是纯净物，错误。 C、二硼化锰(MnB2)由锰离子和硼离子构成，不是由锰原子和硼分子构成，错误。 D、偏二甲肼(C2H8N2)中碳、氢、氮三种元素的质量比为(12×2):(1×8):(14×2)=24:8:28=6:2:7，正确。 故选D。 7．A 、因为碳纤维复合材料导电性好，可用于制造防静电材料，分析正确，不符合题意。 B、利用其抗辐射、强度高、柔韧性好的性质，可用于制作宇航服外壳，分析正确，不符合题意。 C、材料中提到碳纤维复合材料具有低密度的性质，不是高密度，分析错误，符合题意。 D 、利用其强度高、耐腐蚀和耐高温的性质，可用于生产火箭发动机喷管，分析正确，不符合题意。 故选C。 8．（25-26八年级上·上海闵行·月考）2025年11月25日，神舟二十二号飞船成功发射，与中国空间站完成交会对接，再次展现了我国航天科技的强大实力。此次发射神舟二十二号飞船的，是长征二号Ｆ运载火箭。 (1)下列属于化学研究范畴的是__________。 A．设计整流罩外形以减小空气阻力 B．研制火箭外层涂料 C．计算火箭与空间站的交会对接轨道 D．优化火箭与地面站的无线电通信协议 (2)火箭发射过程中一定发生了化学变化的是_____。 A．导流槽内的水受热汽化 B．火箭点火 C．交会对接 D．整流罩脱落 (3)长征二号运载火箭的部分箭体采用铝合金，属于该材料化学性质的是_____。 A．密度较小 B．延展性好 C．硬度较大 D．抗腐蚀性强 (4)焊接火箭发动机时，常用氩气作为保护气，主要利用了氩气的_________。 A．无色无味 B．密度比空气大 C．化学性质稳定 D．通电能发出有色光 (5)长征二号运载火箭的整流罩采用碳纤维复合材料和铝蜂窝制成，下列整流罩材料含有的元素中，属于金属元素的是_________。 A．C B．H C．O D．Al (6)长征二号运载火箭发射时，常会出现棕黄色烟雾，其主要显色成分是红棕色的气体。是一种空气污染物，计入空气质量评价的主要污染物还包括_____。 A．CO B． C． D． (7)长征二号运载火箭的常规推进剂为偏二甲肼和四氧化二氮，燃烧后产生大量高温气体推动火箭升空。偏二甲肼由 种元素组成。 (8)我国新一代运载火箭如长征五号已采用新型推进剂，其中一种为“液氢-液氧”推进剂，液氢和液氧在点燃的条件下生成水，你认为以“液氢-液氧”作为火箭推进剂的优点是 。 【答案】(1)B (2)B (3)D (4)C (5)D (6)ACD (7)三 (8)液氢和液氧点燃只生成水，不会产生污染物，同时氢气的热值高 【详解】（1）化学研究的是物质的组成、结构、性质以及变化规律。    A、设计整流罩外形减小空气阻力，属于工程设计、物理力学范畴； B、研制火箭外层涂料，涉及材料的组成、性质和制备，属于化学研究范畴； C、计算火箭与空间站的交会对接轨道，属于物理中的运动学、天体力学范畴； D、优化火箭与地面的无线电通信协议，属于通信工程、信息技术范畴。故选B。 （2）化学变化的本质是有新物质生成。    A、导流槽内的水受热汽化：只是水的状态由液态变为气态，无新物质生成，属于物理变化； B、火箭点火：燃料燃烧会生成新的物质（如二氧化碳、水等），属于化学变化； C、 交会对接：只是物体的位置发生改变，无新物质生成，属于物理变化； D、整流罩脱落：只是物体的分离，无新物质生成，属于物理变化。故选B。 （3）物质的化学性质是需要通过化学变化才能表现出来的性质，物理性质是不需要发生化学变化就能表现出来的性质。    密度较小、延展性好、硬度较大：这些性质不需要通过化学变化就能体现，属于物理性质；抗腐蚀性强：该性质需要通过铝合金与物质发生化学反应的过程来体现，属于化学性质。故选D。 （4）氩气用作保护气，是因为其化学性质稳定，不易与其他物质发生化学反应；故选C。 （5）元素分为金属元素和非金属元素，C（碳）、H（氢）、O（氧）均属于非金属元素，Al（铝）属于金属元素。故选D。 （6）计入空气质量评价的主要污染物包含NO2、SO2、CO、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）等。故选ACD。 （7）偏二甲肼的化学式为C2H8N2，其由C（碳）、H（氢）、N（氮）三种元素组成。 （8）液氢和液氧点燃只生成水，不会产生污染物，属于清洁能源；同时氢气的热值高，也是其作为火箭燃料的优势。 9．（2025·重庆秀山·模拟预测）2023年5月30日“神舟十六号”太空飞船成功发射，标志着我国载人航天进入新的发展阶段。下列说法正确的是 A．航天员舱外航天服使用的聚氨酯橡胶属于导热材料 B．太阳能电池板需要使用铝合金箔片，铝合金能加工成箔片是利用了金属的导电性 C．航天食品中包含牛肉和蔬菜，其中牛肉是为航天员提供维生素C的食品 D．长征2F型火箭使用的推进剂为偏二甲肼和四氧化二氮，其反应过程放出热量 【答案】D 【详解】A、聚氨酯橡胶是良好的隔热材料，不是导热材料，它可以保护航天员免受极端温度的伤害，该说法错误。 B、铝合金能加工成箔片，是利用了金属的延展性，而不是导电性，该说法错误。 C、牛肉主要为航天员提供蛋白质，维生素C主要来自蔬菜、水果等食物，该说法错误。 D、偏二甲肼和四氧化二氮作为火箭推进剂，反应过程会放出大量热量，从而产生巨大推力，该说法正确。 故选D。 10．调查我国航天科技领域新型材料的应用：2025年4月24日“神舟二十号”太空飞船成功发射，标志着我国载人航天进入新的发展阶段。 Ⅰ。航天材料 (1)太阳能电池板需要使用铝合金箔片，铝合金能加工成箔片是利用了金属的 。 Ⅱ。生命保障 (2)太空舱的氧气主要来自水的电解，电解水反应的化学方程式为 。 Ⅲ。能源系统 (3)搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭使用的推进剂为偏二甲肼和四氧化二氮。 ①四氧化二氮（）中，氮元素的化合价为 。 ②偏二甲肼与四氧化二氮反应过程中 （填“吸收”或“放出”）热量。 (4)太空舱使用了锂电池，Li可以通过Al与在高温下发生置换反应得到，该反应的化学方程式为 。 【答案】(1)延展性 (2) (3) 放出 (4) 【详解】（1）太阳能电池板需要使用铝合金箔片，铝合金能加工成箔片是利用了金属的延展性。 （2）电解水反应的化学方程式为： （3）① 四氧化二氮（）中，氧元素的化合价为价，设氮元素的化合价为，则有：，因此，氮元素的化合价为+4。 ② 偏二甲肼与四氧化二氮的反应是火箭推进剂的燃烧反应，会放出热量。 （4）铝与氧化锂在高温下发生置换反应的化学方程式为： 11．（25-26九年级上·重庆长寿·月考）中国航天技术在人类探索浩渺宇宙的前沿不断创新、突破。 (1)钛(Ti)合金是常用的航天材料，合金通常比组成它的纯金属___________(填序号)。 A．密度更大 B．熔点更高 C．抗腐蚀性更好 D．硬度更大 (2)利用和铝在高温条件下反应可以制得金属钛，此反应属于 (填基本反应类型)。 (3)中国空间站所使用的太阳能电池板需要用铝合金加工成的箔片进行密封支撑，铝合金能加工成箔片是利用了该金属材料良好的 性，铝具有良好的抗腐蚀性能的原因 (用化学方程式表示)。 (4)运载火箭使用液氢、煤油等燃料，下列有关说法正确的是___________(填字母)。 A．火箭燃料的使用过程中化学能转变为内能，最终转变为机械能 B．液氢是一种清洁的高能燃料，已应用于航天、交通等领域 C．煤油是利用石油中各成分密度不同而分离出的产品 D．大量使用煤油不利于“碳中和”目标的达成 【答案】(1)CD (2)置换反应 (3) 延展 (4)ABD 【详解】（1）A、合金的硬度通常比组成它的纯金属更大，但密度不一定更大，该选项错误。 B、合金的熔点通常比组成它的纯金属更低，该选项错误。 C、合金的抗腐蚀性通常比组成它的纯金属更好，该选项正确。 D、合金的硬度通常比组成它的纯金属大，该选项正确。 故选CD。 （2）该反应是一种单质（Al）与一种化合物（TiO2）反应，生成另一种单质（Ti）和另一种化合物（Al2O3），属于基本反应类型中的置换反应。 （3）金属材料能加工成薄片（箔片），是利用了其良好的延展性； 铝在空气中易与氧气反应，生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止内部铝进一步被腐蚀，反应的化学方程式为。 （4）A、火箭燃料燃烧时，化学能转化为内能，内能再转化为机械能推动火箭，说法正确。 B、液氢燃烧只生成水，是清洁高能燃料，已应用于航天、交通等领域，说法正确。 C、煤油是利用石油中各成分沸点不同（分馏）分离出的产品，不是密度，说法错误。 D、煤油燃烧会排放二氧化碳，大量使用不利于 “碳中和”（减少碳排放），说法正确。 故选ABD。 综合应用 12．（2025·新疆·中考真题）在“调查我国航天科技领域中新型材料的应用”跨学科实践活动中，实践小组认识了一种航天服材料——氨纶尼龙聚合物，该材料属于 A．合成材料 B．天然高分子材料 C．金属材料 D．无机非金属材料 【答案】A 【详解】氨纶尼龙聚合物属于合成纤维，属于合成材料。 故选A。 13．（2025·湖南长沙·二模）神舟十九号载人飞船于2025年4月24日17时17分从酒泉卫星发射中心成功发射，载人飞船的航天座椅缓冲器的关键材料是铝锂合金。下列有关铝锂合金的说法正确的是 A．铝锂合金的熔点比纯铝更高 B．铝锂合金的抗腐蚀性能非常差 C．铝锂合金是混合物 D．铝锂合金的硬度比纯铝小 【答案】C 【详解】A、一般合金的熔点低于其组成中纯金属的熔点，因此铝锂合金的熔点比纯铝更低，故A错误； B、一般合金的抗腐蚀性比其组成中纯金属的抗腐蚀性更强，因此铝锂合金的抗腐蚀性能非常强，故B错误； C、铝锂合金是由铝、镁等多种物质组成的，属于混合物，故C正确； D、一般合金的硬度大于其组成中纯金属的硬度，因此铝锂合金的硬度比纯铝大，故D错误； 故选：C。 14．（2023·安徽亳州·模拟预测）天宫二号的部分结构图片如图所示，下列说法正确的是    A．发射天宫二号用运载火箭，需选用液氢液氧做燃料 B．太阳翼利用太阳能工作，太阳能属于不可再生能源 C．资源舱用铝锂合金使舱段减重10%，铝锂密度较小 D．天线材料利用大量镍钛合金，这属于有机合成材料 【答案】C 【详解】A、液氢具有可燃性，可作燃料，液氧具有助燃性，不具有可燃性，不能做燃料，不符合题意； B、太阳翼利用太阳能工作，太阳能属于可再生能源，不符合题意； C、铝锂合金的密度小，质轻，故资源舱用铝锂合金使舱段减重10%，符合题意； D、天线材料利用大量镍钛合金，合金属于金属材料，不符合题意。 故选C。 15．（2025·陕西西安·三模）兴趣小组开展跨学科项目式实践活动，下列化学知识正确的是 选项 A B C D 活动主题 探究土壤酸碱性对植物生长的影响 用小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉及塑料瓶自制简易净水器净化雨水 设计低碳行动方案 调查航天科技领域中的材料 化学知识 用氢氧化钙改良酸性土壤 净化后的水是纯净物 加高烟囱可减少大气污染物排放 航天服用到的涤纶属于天然纤维 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A、氢氧化钙是一种碱，能与土壤中的酸性物质发生中和反应，从而降低土壤酸度，使其更适宜植物生长，正确； B、净水器使用小卵石、石英砂（过滤大颗粒杂质）、活性炭（吸附色素和异味）和蓬松棉（进一步过滤）进行物理净化和吸附。但净化后的水仍含有可溶性矿物质、离子等杂质经简易净化后属于混合物，不是纯净物，错误； C、加高烟囱只能将污染物排放到更高的大气层，但并未减少污染物（如二氧化硫、粉尘）的总排放量。污染物仍进入大气，可能造成更大范围的污染，错误； D、涤纶（聚酯纤维）是航天服常用材料，但涤纶属于合成纤维，由石油化工产品经化学合成制成（如聚合反应）。天然纤维则直接来自动植物，如棉、羊毛，错误。 故选：A。 16．（25-26九年级上·山东济南·期末）近年来，我国航天工程取得许多重大成就。回答下列问题： Ⅰ．航天材料 (1)航天员舱外航天服使用了一种聚氨酯橡胶材料，聚氨酯橡胶属于 (填“无机非金属”或“有机合成”)材料。 (2)钛合金常用作航天器的外壳材料。钛合金的下列性质与上述用途无关的是___________(填序号)。 A．密度小 B．熔点高 C．与人体具有很好的相容性 D．抗腐蚀性能好 Ⅱ．航天能源 (3)高氯酸铵(NH4ClO4)是固体运载火箭的主要推进剂，氯元素的化合价为 。高氯酸铵分解反应的化学方程式为2NH4ClO4N2↑+2O2↑+4X↑+Cl2↑，则X的化学式是 ，该反应的基本反应类型是 。 (4)长征二号F运载火箭的推进剂用到液氢、液氧。氢气燃烧的化学方程式为 。 Ⅲ．航天保障 (5)航天员在空间站需要食用不同形式的水果、蔬菜，以保证 (填营养物质名称)的摄入。在种植绿叶蔬菜时，发现叶片发黄，需要施用富含 (填一种营养元素符号)的化肥。 (6)我国空间站运用自主研发的“再生生保系统”，有效保障航天员的太空生存，其中一个子系统反应的微观示意图如下，该反应的化学方程式是 ，该反应的过程中的有机物是 (填物质名称) 【答案】(1)有机合成 (2)C (3) +7 H2O 分解反应 (4) (5) 维生素 N (6) 甲烷 【详解】（1）聚氨酯橡胶属于合成橡胶，属于有机合成材料； （2）钛合金常用作航天器的外壳材料。是因为钛合金密度小、熔点高、抗腐蚀性好，钛合金可用于制造人造骨，是因为其与人体具有良好的相容性。 故选C； （3）高氯酸铵中铵根离子显+1价，氧元素显-2价，设氯元素的化合价为x，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得：，x=+7； 根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，反应物中含N、H、Cl、O的个数分别是2、8、2、8，已知生成物中含N、H、Cl、O的个数分别是2、0、2、4，故生成物中还应含8个H、4个O，故X的化学式为：H2O； 该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应； （4）氢气燃烧生成水，该反应的化学方程式为：； （5）蔬菜、水果富含维生素，故航天员在空间站需要食用不同形式的水果、蔬菜，以保证维生素的摄入； 氮肥有促进植物茎、叶生长茂盛，叶色浓绿，提高植物蛋白质含量的作用，故在种植绿叶蔬菜时，发现叶片发黄，需要施用富含N的化肥； （6）由图可知，该反应为氢气和二氧化碳在一定条件下反应生成水和甲烷，该反应的化学方程式为：； 该反应过程中甲烷含碳元素，属于有机物，二氧化碳虽然含碳元素，但是二氧化碳属于无机物，故填：甲烷。 拓展培优 17．（2025·江苏泰州·二模）某兴趣小组对我国航天科技领域中的材料和能源进行研究性学习。 I、航天领域中的材料 (1)神舟飞船用了大量钛合金，冶炼金属钛的矿石主要成分为钛酸亚铁（），其中钛元素的化合价为 。 (2)空间站的能量主要来自太阳能电池，日电池工作时可将 转化为电能。 (3)空间站废气处理系统利用活性炭的 性除去异味。 (4)航天服用到的聚氨酯橡胶属于 材料。 Ⅱ、航天领域中的燃料 (5)煤基航天煤油的原料——煤属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。 (6)液氢、液氧可作火箭推进剂，氧气是由 构成（写微粒名称），氢气点燃前需要 。 (7)肼是一种常用的火箭燃料，其与氧气反应的微观示意图如下： ①该反应的化学方程式为 。 ②肼作为燃料的优点是 （写一点）。 【答案】(1) (2)太阳能 (3)吸附 (4)合成（有机合成） (5)不可再生 (6) 氧分子 验纯 (7) 产物无污染（或热值高） 【详解】（1）在中，铁元素显+2价，氧元素显−2价，设钛元素化合价为x，根据化合物中各元素正负化合价代数和为零，可得，解得x=+4。 （2）太阳能电池工作时可将太阳能转化为电能。 （3）活性炭具有疏松多孔的结构，有吸附性，可除去异味。 （4）聚氨酯橡胶是通过化学方法合成的，属于合成（或有机合成）材料。 （5）煤是化石燃料，形成过程漫长，使用后短期内无法重新生成，属于不可再生能源。 （6）①氧气是由氧分子构成的。 ②氢气具有可燃性，不纯的氢气点燃时可能发生爆炸，所以点燃前需要验纯。 （7）①由微观示意图可知，该反应是N2H4、O2在一定条件下反应生成H2O、N2，化学方程式为。 ②肼燃烧产物是氮气和水，无污染；且作为火箭燃料通常具有较高的热值等优点，可任写一点。 18．（2025·安徽淮北·三模）“航天新征程，十九问苍穹”。神舟十九号载人飞船发射取得圆满成功，浩瀚太空首次迎来中国“90后”访客。兴趣小组同学对我国航天科技领域中新型材料、新型能源进行了调研，并进行了一系列项目式探究。 活动一：了解新型材料在航天科技中的应用 (1)航天员舱外航天服使用的聚氨酯橡胶是 （选填“合成”或“金属”）材料。 (2)钛铝合金是制造高推重比航空发动机的极具潜力的高温结构材料，该合金可能具有的特性是 （写1条即可）。 活动二：了解能源在航天科技中的应用 推进剂是决定火箭动力的关键因素，下表罗列了常见的三种液体火箭推进剂的特点：[比冲指单位质量的推进剂所能带来的冲量（动量的改变）] 液体推进剂种类 特点 液氧煤油 成本低、比冲较低、易积碳结焦等 液氧液氢 成本高、比冲非常高、绿色环保、不易储存等 液氧甲烷 成本低、比冲较高、积碳不结焦、绿色环保、易制取等 (3)使用上述三种液体推进剂的过程中，作助燃剂的是 。 (4)部分运载火箭装载的推进剂是偏二甲肼（）和四氧化二氮（），二者接触即可发生反应：，释放出强大的能量，将载人飞船送入预定轨道。偏二甲肼和四氧化二氮反应的过程中 （选填“吸收”或“放出”）热量。从“燃烧的条件”分析，你对燃烧的新认识是 。 【答案】(1)合成 (2)耐高温（其他合理答案均可） (3)液氧 (4) 放出 燃烧不一定需要氧气 【详解】（1）合成材料是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料，如塑料、合成纤维、合成橡胶等；金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料，航天员舱外航天服使用的聚氨酯橡胶是合成材料。不属于金属材料； （2）航空发动机在工作时会产生高温，需要材料能耐高温；同时作为结构材料，需要有较大的强度等性能；钛铝合金作为制造高推重比航空发动机的高温结构材料，该合金可能具有的特性是耐高温（或强度大等）； （3）氧气具有助燃性，在这三种液体推进剂（液氧煤油、液氧液氢、液氧甲烷）使用过程中，作助燃剂的是液氧； （4）由 “偏二甲肼和四氧化二氮，二者接触即可发生反应，释放出强大的能量，将载人飞船送入预定轨道” 可知，偏二甲肼和四氧化二氮反应的过程中放出热量；通常我们认为燃烧需要氧气参与，但从该反应可知，燃烧不一定需要氧气，只要满足燃烧的三个条件（可燃物、与助燃物接触、达到着火点），在没有氧气的情况下也能发生燃烧现象，所以对燃烧的新认识是燃烧不一定需要氧气。 / 学科网（北京）股份有限公司 $