2025年高中化學知識競賽“化學航天”任務(wù)設(shè)計大賽試題（一）一、選擇題（共10題，每題3分）2025年9月發(fā)射的開運一號衛(wèi)星采用了南京理工大學研制的三維結(jié)構(gòu)功能一體化宇航材料，其核心優(yōu)勢在于（）A.耐高溫性能提升50%B.體積和重量縮減30%以上C.制造成本降低40%D.抗輻射能力增強200%TYX系列含能材料破解了傳統(tǒng)含能材料的“不可能三角”困境，其創(chuàng)新分子設(shè)計的關(guān)鍵在于（）A.引入氟元素增強氧化性B.構(gòu)建平面雙內(nèi)鹽高氮骨架結(jié)構(gòu)C.采用納米涂層提高穩(wěn)定性D.開發(fā)多孔結(jié)構(gòu)提升能量密度西安交大研發(fā)的CrTe?相變存儲材料可消除電阻漂移，其核心機理是（）A.形成完美八面體局部結(jié)構(gòu)B.引入稀土元素穩(wěn)定晶格C.采用梯度摻雜調(diào)節(jié)能帶D.通過激光退火消除缺陷三維結(jié)構(gòu)電路一體化材料采用碳基PEEK絲材3D打印技術(shù)，PEEK（聚醚醚酮）屬于（）A.熱固性塑料B.無機非金屬材料C.熱塑性高分子材料D.復合材料基體樹脂在航天材料性能測試中，吸波材料需重點考察的參數(shù)是（）A.介電常數(shù)與磁導率B.熱膨脹系數(shù)C.楊氏模量D.折射率TYX含能材料實現(xiàn)“高能-低感-耐熱”協(xié)同突破，其中“低感度”指的是（）A.對溫度變化不敏感B.對機械刺激（撞擊、摩擦）耐受性強C.對電磁輻射吸收弱D.在真空環(huán)境下穩(wěn)定性高航天器材料需通過極端環(huán)境考核，下列不屬于空間環(huán)境模擬測試的是（）A.熱真空循環(huán)試驗B.質(zhì)子輻照效應(yīng)測試C.鹽霧腐蝕試驗D.微重力材料性能演變觀察多機器人協(xié)同三維結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的優(yōu)勢不包括（）A.復雜結(jié)構(gòu)一次成型B.減少材料浪費C.提高金屬材料純度D.縮短裝配流程高氮含能材料的能量主要來源于（）A.氮-氮鍵的高生成焓B.碳-碳鍵的斷裂能C.金屬離子的氧化還原反應(yīng)D.氫鍵網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性航天器用復合材料化學穩(wěn)定性優(yōu)化的核心目標是提升（）A.導電性能B.在極端環(huán)境下的結(jié)構(gòu)完整性C.光學反射率D.生物相容性二、填空題（共5題，每題4分）三維結(jié)構(gòu)功能一體化材料在開運一號衛(wèi)星上主要開展兩項在軌測試：和。含能材料“不可能三角”指的是__________、__________、__________三者難以同時兼顧的性能矛盾。碳基PEEK絲材3D打印技術(shù)中，PEEK材料需滿足__________和__________兩項關(guān)鍵加工性能。西安交大研發(fā)的CrTe?相變材料在__________℃至__________℃的寬溫區(qū)內(nèi)無明顯電阻漂移。航空航天復合材料先進制造工藝開發(fā)中，智能化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在__________和__________。三、計算題（共2題，共20分）（10分）某航天器用TYX含能材料的標準生成焓為-420kJ/mol，其爆轟反應(yīng)方程式為：C?H?N?O?(s)→3CO(g)+3CO?(g)+2H?O(g)+4N?(g)已知298K時各物質(zhì)的標準摩爾生成焓（ΔfHm°）為：CO(g)：-110.5kJ/mol，CO?(g)：-393.5kJ/mol，H?O(g)：-241.8kJ/mol計算該反應(yīng)的爆轟焓變ΔH（忽略TYX的溶解熱效應(yīng)），并說明高氮含能材料為何能釋放大量能量。（10分）某衛(wèi)星消旋載荷采用三維結(jié)構(gòu)材料后重量減少30%，原設(shè)計質(zhì)量為21kg。若衛(wèi)星發(fā)射成本為每千克8000美元，且材料成本增加了5萬美元，計算采用新材料后的綜合經(jīng)濟效益（即成本凈變化）。若該材料使衛(wèi)星在軌壽命延長2年，每年可產(chǎn)生15萬美元應(yīng)用收益，求全生命周期（按8年設(shè)計壽命）的成本收益率。四、實驗設(shè)計題（共2題，共30分）（15分）設(shè)計實驗驗證三維結(jié)構(gòu)電路一體化材料的空間環(huán)境適應(yīng)性。要求：（1）列出至少3項關(guān)鍵測試指標；（2）設(shè)計一個模擬空間熱循環(huán)環(huán)境的實驗方案（包含溫度范圍、循環(huán)次數(shù)、測試參數(shù)）；（3）說明如何通過電信號傳輸測試評估材料性能退化程度。（15分）某研究團隊欲探究TYX含能材料的熱穩(wěn)定性，現(xiàn)有差示掃描量熱儀（DSC）、熱重分析儀（TGA）和高溫高壓反應(yīng)釜等設(shè)備。（1）選擇合適的儀器設(shè)計實驗，比較TYX與傳統(tǒng)HMX（奧克托今）的熱分解特性；（2）繪制預期的TGA-DSC聯(lián)用曲線示意圖（標注關(guān)鍵溫度點）；（3）提出一種基于熱分析結(jié)果評估材料耐熱性的定量指標。五、綜合論述題（20分）結(jié)合2025年航天化學領(lǐng)域的最新進展（如三維結(jié)構(gòu)材料、TYX含能材料、CrTe?相變材料等），論述化