2025年高中化學知識競賽“化學航天”任務(wù)設(shè)計大賽試題（二）一、選擇題（本題共10小題，每小題3分，共30分）長征五號運載火箭采用液氫-液氧作為芯一級推進劑，其燃燒反應(yīng)的化學方程式正確的是（）A.2H?+O?=2H?OB.H?+O?=H?O?C.2H?+O?$\xlongequal{點燃}$2H?OD.H?+O?$\xlongequal{催化劑}$H?O國際空間站采用的“薩巴蒂爾反應(yīng)”可將CO?轉(zhuǎn)化為CH?和H?O，反應(yīng)方程式為CO?+4H?=CH?+2H?O。該反應(yīng)中CO?體現(xiàn)的性質(zhì)是（）A.氧化性B.還原性C.酸性氧化物D.漂白性航天器常用肼（N?H?）作為燃料，N?O?作為氧化劑，二者反應(yīng)生成N?和H?O。下列說法錯誤的是（）A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)B.N?H?分子中存在極性鍵和非極性鍵C.每生成1molN?轉(zhuǎn)移4mol電子D.產(chǎn)物對環(huán)境無污染空間站水循環(huán)系統(tǒng)中，通過RO反滲透技術(shù)處理尿液時，主要利用的原理是（）A.過濾B.滲析C.蒸餾D.離子交換某航天器生命保障系統(tǒng)中，用KO?吸收CO?并生成K?CO?和O?，反應(yīng)方程式為4KO?+2CO?=2K?CO?+3O?。若吸收44gCO?，理論上可生成O?的質(zhì)量為（）A.24gB.32gC.48gD.64g鈦合金廣泛用于航天器結(jié)構(gòu)材料，其優(yōu)良性能不包括（）A.高強度B.低密度C.耐腐蝕性D.高導熱性下列關(guān)于航天用鋰離子電池的說法錯誤的是（）A.放電時Li?向正極移動B.充電時陰極發(fā)生還原反應(yīng)C.電解液需使用非水體系D.能量密度低于鉛酸電池航天器艙內(nèi)空氣中含有微量甲醛（HCHO），可通過催化劑轉(zhuǎn)化為CO?和H?O。該反應(yīng)中甲醛表現(xiàn)出（）A.氧化性B.還原性C.酸性D.堿性偏二甲肼（C?H?N?）與N?O?反應(yīng)的化學方程式為C?H?N?+2N?O?=3N?↑+2CO?↑+4H?O↑。下列說法正確的是（）A.該反應(yīng)為置換反應(yīng)B.偏二甲肼的摩爾質(zhì)量為60gC.生成3molN?時轉(zhuǎn)移16mol電子D.產(chǎn)物中N?與CO?的體積比為3:2（同溫同壓）空間站中通過電解水制取氧氣，若電解180g水，標準狀況下可獲得O?的體積為（）A.11.2LB.22.4LC.112LD.224L二、填空題（本題共5小題，共40分）（8分）航天推進劑分為液體和固體兩大類。（1）液體推進劑中，液氫的優(yōu)點是______和______，缺點是______；（2）固體推進劑常用高氯酸銨（NH?ClO?），其分解反應(yīng)方程式為2NH?ClO?$\xlongequal{\Delta}$N?↑+Cl?↑+2O?↑+4H?O↑，該反應(yīng)中被氧化的元素是______和______。（8分）航天器生命保障系統(tǒng)需維持艙內(nèi)O?和CO?濃度穩(wěn)定：（1）一種CO?去除方法是使用LiOH，反應(yīng)方程式為______；（2）國際空間站采用“水-氣循環(huán)系統(tǒng)”，通過電解水提供O?，寫出電解水的離子方程式______；若每天需補充480gO?，理論上需電解水的質(zhì)量為______g。（8分）金屬材料在航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛：（1）鋁合金用于航天器外殼，利用其______和______的特性；（2）鈦合金（Ti-6Al-4V）中V的價電子排布式為______，該合金可通過______方法強化性能。（8分）航天器電源系統(tǒng)包括太陽能電池和燃料電池：（1）太陽能電池板的主要成分是______，其能量轉(zhuǎn)化方式為______；（2）氫氧燃料電池的正極反應(yīng)式為______，若輸出1mol電子，理論上消耗H?的質(zhì)量為______g。（8分）空間環(huán)境對材料性能有特殊要求：（1）航天器表面需涂覆______材料以抵抗宇宙射線；（2）碳纖維復合材料的增強體是______，基體是______，該材料的優(yōu)點是______。三、計算題（本題共2小題，共30分）（15分）某火箭使用偏二甲肼（C?H?N?）和四氧化二氮（N?O?）作為推進劑，已知：①C?H?N?(l)+4O?(g)=2CO?(g)+4H?O(l)+N?(g)ΔH?=-2800kJ/mol②N?O?(l)=N?(g)+2O?(g)ΔH?=+10.7kJ/mol（1）寫出偏二甲肼與N?O?反應(yīng)的熱化學方程式；（2）若火箭攜帶120kg偏二甲肼，完全反應(yīng)時釋放的熱量為多少kJ？（3）計算該反應(yīng)的ΔS（已知298K時ΔG=-2980kJ/mol，ΔG=ΔH-TΔS）。（15分）空間站中，宇航員每人每天需消耗O?0.8kg，呼出CO?1.0kg：（1）若用LiOH吸收CO?，每人每天需LiOH的質(zhì)量為多少kg？（保留2位小數(shù)）（2）若通過電解水提供O?，每人每天需電解水的物質(zhì)的量為多少mol？（3）設(shè)空間站有3名宇航員，運行30天需補充H?O的質(zhì)量為多少kg？（忽略循環(huán)損耗）四、綜合題（本題共1小題，共20分）（20分）閱讀下列材料，回答問題：材料1：嫦娥五號探測器采用“半冷半熱”推進系統(tǒng)，使用甲基肼（CH?NHNH?）和N?O?作為推進劑，其反應(yīng)方程式為CH?NHNH?+2N?O?=CO?↑+3N?↑+3H?O↑。材料2：火星車使用放射性同位素熱電發(fā)生器（RTG），通過Pu-238衰變釋放的熱能轉(zhuǎn)化為電能，Pu-238的半衰期為87.7年。（1）計算甲基肼中C、N、H的質(zhì)量比；（2）若反應(yīng)生成標準狀況下67.2LN?，計算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量；（3）Pu-238衰變方程為$\ce{^{238}{94}Pu->^{234}{92}U+X}$，寫出X的符號；（4）若火星車攜帶200gPu-238，經(jīng)過263.1年后剩余Pu-238的質(zhì)量為多少g？五、實驗題（本題共1小題，共20分）（20分）某研究小組模擬航天器CO?去除實驗，設(shè)計如下裝置（夾持裝置略）：![實驗裝置圖]（注：實際考試中此處應(yīng)有裝置圖，此處省略）實驗步驟：①檢查裝置氣密性；②向A中加入100mL1mol/LNaOH溶液，B中加入足量CaCl?溶液；③緩慢通入含CO?的模擬艙內(nèi)空氣；④反應(yīng)結(jié)束后，過濾B中沉淀，洗滌、干燥后稱重?；卮鹣铝袉栴}：（1）A中NaOH的作用是______，反應(yīng)方程式為______；（2）B中CaCl?的作用是______，若沉淀質(zhì)量為5.0g，計算通入CO?的物質(zhì)的量；（3）實驗中若NaOH溶液不足，會導致測定結(jié)果______（填“偏大”“偏小”或“無影響”）；（4）改進方案：用LiOH代替NaOH，優(yōu)點是______（寫出一點）。參考答案及評分標準（簡要版）一、選擇題1-5:CACBC6-10:DDBCC二、填空題（1）熱值高、無污染；儲存困難（2）N、O（1）2LiOH+CO?=Li?CO?+H?O（2）2H?O$\xlongequal{電解}$2H?↑+O?↑；540（1）密度小、強度高（2）3d34s2；時效強化（1）Si；太陽能→電能（2）O?+4e?+2H?O=4OH?；1（1）抗輻射涂層（2）碳纖維；樹脂；高強度、低密度三、計算題（1）C?H?N?(l)+2N?O?(l)=3N?(g)+2CO?(g)+4H?O(l)ΔH=-2821.4kJ/mol（2）5.6428×10?kJ（3）ΔS=140J/(mol·K)（1）2.05kg（2）300mol（3）486kg四、綜合題（1）12:28:8（或3:7:2）（2）16mol（3）$\ce{^4_2He}$（4）25g五、實驗題（1）吸收CO?；2NaOH+CO?