2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——應(yīng)用化學(xué)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用前景考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在題后括號內(nèi)）1.航空航天領(lǐng)域?qū)Σ牧系囊笸ǔ０ㄝp質(zhì)、高強(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕等，以下哪種材料不屬于典型的輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料？（）A.鈦合金B(yǎng).鎂合金C.高密度陶瓷D.碳纖維復(fù)合材料2.為了減少火箭發(fā)射時噴氣對發(fā)動機(jī)壁面的熱負(fù)荷，常在壁面涂覆特殊材料。這種材料需要具備的特性不包括？（）A.高熔點(diǎn)B.低導(dǎo)熱系數(shù)C.高比熱容D.良好的電絕緣性（與熱障功能關(guān)系不大）3.火箭推進(jìn)劑中，液體推進(jìn)劑常用的氧化劑不包括？（）A.液氧（LOX）B.四氧化二氮（NTO）C.氫氟酸（HF）D.偏二甲肼（UDMH）4.在空間站等長期載人航天器中，化學(xué)式為LiOH的堿性電池主要用于？（）A.產(chǎn)生電能B.儲存氫氣C.再生氧氣，吸收二氧化碳D.儲存壓縮空氣5.航天器表面需要防護(hù)微流星體撞擊，以下哪種材料不適合用作防護(hù)層？（）A.聚合物基復(fù)合材料B.金屬泡沫C.玻璃陶瓷D.高強(qiáng)度金屬板材6.提高火箭燃料熱效率的關(guān)鍵途徑之一是優(yōu)化燃燒過程。以下哪種化學(xué)過程不屬于典型的燃燒過程？（）A.氧化反應(yīng)B.催化反應(yīng)C.酸堿中和反應(yīng)D.熱分解反應(yīng)7.航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的某些特種潤滑劑，如全氟聚醚（PFPE），其優(yōu)異性能主要源于？（）A.極高的揮發(fā)性B.極低的粘度和良好的化學(xué)惰性C.強(qiáng)大的氧化能力D.導(dǎo)電性好8.對于需要長期在太空中運(yùn)行的光學(xué)儀器，其表面涂層需要具備高太陽反射率。以下哪種材料或化學(xué)處理方式可能有助于實現(xiàn)這一目標(biāo)？（）A.涂覆高吸收率的黑色涂層B.制成高透光率的玻璃材料C.制成高反射率的金屬鍍層或特殊光學(xué)薄膜D.噴涂吸波性的磁性材料9.太空環(huán)境中的高能粒子輻射會對航天器材料造成損傷。以下哪種材料通常對輻射更敏感？（）A.密度大的金屬B.碳納米管C.氫含量高的聚合物D.氦氣10.開發(fā)可重復(fù)使用火箭的關(guān)鍵技術(shù)之一是reusablelaunchvehicle(RLV)的熱防護(hù)系統(tǒng)（TPS）。以下哪種化學(xué)或材料科學(xué)方法不適合用于制造TPS？（）A.陶瓷基復(fù)合材料熱壓燒結(jié)B.熔融鹽浸漬處理C.等離子噴涂陶瓷涂層D.高分子聚合物注塑成型（用于非熱防護(hù)區(qū)域）二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題后橫線上）1.用于制造飛機(jī)機(jī)翼等結(jié)構(gòu)件的先進(jìn)復(fù)合材料，通常由增強(qiáng)相（如碳纖維、玻璃纖維）和基體相（如樹脂、金屬、陶瓷）構(gòu)成，其優(yōu)異性能很大程度上源于兩者之間的__________作用。2.火箭發(fā)動機(jī)中，為了提高燃燒效率和推力，常使用__________作為催化劑或助燃劑，以降低點(diǎn)火溫度并加速燃燒反應(yīng)。3.在太空中，宇航員呼吸的空氣需要再生，以去除二氧化碳并補(bǔ)充氧氣。常見的二氧化碳去除方法是利用固體__________（化學(xué)式）與二氧化碳反應(yīng)。4.為了減輕火箭發(fā)射時的氣動加熱，火箭頭部或再入大氣層的熱防護(hù)罩材料需要具備非常高的__________，以有效耗散傳入的熱量。5.液氫（LH2）和液氧（LOX）是目前常用的高性能液體火箭推進(jìn)劑，其化學(xué)計量比接近理想比，燃燒產(chǎn)生很高的推力，但其主要缺點(diǎn)是__________（指物理或化學(xué)特性）。6.航天器表面需要具備一定的抗輻射能力，化學(xué)上可以通過選擇__________（如含氫材料、半導(dǎo)體材料）或進(jìn)行表面改性來提高材料的輻射耐受性。7.空間站或深空探測器上的燃料電池，通過電化學(xué)反應(yīng)直接將燃料（如氫氣）和氧化劑（如氧氣）的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，其優(yōu)點(diǎn)之一是產(chǎn)物為__________，環(huán)境友好。8.在極端真空環(huán)境下，材料的__________（物理過程）會顯著加劇，對材料性能和航天器壽命構(gòu)成威脅。9.為了防止航天器不同部件因溫差過大而產(chǎn)生熱應(yīng)力破壞，常選用具有__________（材料特性）的材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計或熱管理。10.開發(fā)新型環(huán)保型固體推進(jìn)劑，研究方向之一是使用更清潔的氧化劑，如__________（一種常見的綠色氧化劑）替代含有氯的氧化劑。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述表面改性技術(shù)在提高航空航天材料性能方面的作用，并列舉至少兩種不同的表面改性方法及其在航空航天中的應(yīng)用實例。2.簡要說明氫燃料電池在航天器電源系統(tǒng)中的應(yīng)用前景及其面臨的主要化學(xué)挑戰(zhàn)。3.解釋什么是“綠色化學(xué)”理念，并列舉至少兩項將綠色化學(xué)理念應(yīng)用于航空航天材料或能源領(lǐng)域的發(fā)展方向。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述化學(xué)在開發(fā)下一代可重復(fù)使用運(yùn)載火箭熱防護(hù)系統(tǒng)（TPS）中的關(guān)鍵作用，分析不同類型TPS（如陶瓷基、復(fù)合材料基）所涉及的主要化學(xué)原理和挑戰(zhàn)。2.以金屬基復(fù)合材料為例，詳細(xì)論述其在減輕航空航天器結(jié)構(gòu)重量、提高承載能力方面的重要意義，并分析其制備過程中可能遇到的化學(xué)難題。---試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.C5.D6.C7.B8.C9.B10.D二、填空題1.界面2.催化劑3.氫氧化鋰4.熱導(dǎo)率（或?qū)嵯禂?shù)）5.密度大、液氮溫度低6.空間電荷效應(yīng)或能帶結(jié)構(gòu)調(diào)控7.水（或水蒸氣）8.出氣（或逸出）9.低熱膨脹系數(shù)10.聚氨酯三、簡答題1.解析思路：首先回答表面改性如何提升性能（如耐磨、耐腐蝕、潤滑、光學(xué)特性等）。然后列舉具體方法，如涂層（化學(xué)氣相沉積、等離子體噴涂）、表面合金化、離子注入、激光處理等。最后結(jié)合航空航天實例，如提高發(fā)動機(jī)葉片耐磨損能力、改善傳感器表面選擇性、增強(qiáng)材料與基體的結(jié)合力等。2.解析思路：首述氫燃料電池工作原理（電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，產(chǎn)物為水）及其優(yōu)點(diǎn)（高效率、環(huán)境友好）。然后說明其在航天應(yīng)用中的前景（提供高功率、長壽命電源）。最后重點(diǎn)分析化學(xué)挑戰(zhàn)，如氫氣的高易燃易爆性、儲氫材料的化學(xué)穩(wěn)定性與儲氫量、催化劑的活性與壽命、電池系統(tǒng)密封性、抗輻射性等。3.解析思路：首定義綠色化學(xué)理念（從源頭上減少或消除有害物質(zhì)的設(shè)計、制造和應(yīng)用）。然后列舉航空航天領(lǐng)域應(yīng)用方向，如開發(fā)低毒或無毒的推進(jìn)劑和氧化劑、設(shè)計可回收利用的復(fù)合材料、利用太陽能等可再生能源、開發(fā)環(huán)境友好的材料合成與加工工藝等。四、論述題1.解析思路：*關(guān)鍵作用：強(qiáng)調(diào)化學(xué)在設(shè)計和制備TPS材料中的核心地位，涉及新材料的發(fā)現(xiàn)與合成（如先進(jìn)陶瓷、碳基材料、陶瓷基復(fù)合材料）、材料的微觀結(jié)構(gòu)與性能調(diào)控（如晶相、缺陷、界面）、材料加工制備工藝（如燒結(jié)、纖維增強(qiáng)、涂層技術(shù)）以及材料的失效機(jī)理分析。*不同類型TPS化學(xué)原理與挑戰(zhàn)：*陶瓷基TPS：原理（高熔點(diǎn)、低導(dǎo)熱、耐燒蝕），挑戰(zhàn)（脆性大、抗熱震性差、制備工藝復(fù)雜、成本高）。*復(fù)合材料基TPS：原理（結(jié)合基體和增強(qiáng)相優(yōu)點(diǎn)，如輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐高溫），挑戰(zhàn)（界面相容性與強(qiáng)度、制造工藝控制、力學(xué)性能與熱性能的平衡）。*需要體現(xiàn)對化學(xué)原理的深入理解和分析能力。2.解析思路：*重要意義：從減輕結(jié)構(gòu)重量（直接提升有效載荷、降低能耗）和提高承載能力（滿足強(qiáng)度、剛度要求）兩方面論述。結(jié)合航空航天對輕量化的極致追求進(jìn)行闡述。*金屬基復(fù)合材料：說明其組成（金屬基體+增強(qiáng)相，如碳纖維、硼纖維、顆粒）及其協(xié)同效應(yīng)。*制備化學(xué)難題：分析在制備過程中可能遇到的關(guān)鍵化學(xué)問題，例如：*增強(qiáng)相的表面處理與浸潤性（化學(xué)改性以實現(xiàn)良好界面結(jié)合）。*金屬基體的