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高考化学试题中的“航天”题及答案解析
近年来，以航天为背景的命题时有消灭，这类试题富有时代感， 缩短了教学内容与高科技距离，符合“高起点、低落点”的命题思想， 而且可培育们的科学精神。
1、 2025 年元月 5 日，我国载有模拟航天员的“神舟四号飞船在预定区域成功着陆。运送飞船的长征二号 F 捆绑式大推力运载火箭的发动机是陕西省某争论所研制的。火箭主要燃料偏二甲肼〔化学式为C2H8N2〕是〔 〕
由 2 个碳原子、4 个氢气分子、一个氮气分子组成
由碳、氢、氮 三种元素组成
由 2 个碳原子、8 个氢原子、2 个氮原子构成
组成元素碳、氢、氮的质量比为 1：4：1
解析：依据燃烧的化学式分析它的组成或构成。答案：B
2、 载人航天飞船必需建立水的循环体系，以保证航天员的用水并削减飞船的携水量。请将以下图各项用箭头连接成水的循环体系〔注： 氢氧燃料电池反响产生电能，同时生成水〕。
航天员 生活用水
解析：此题要理清各个流程的作用和相互联系，其中水的净扮装置是重要环节，生活污水及人体排泄物和电池反响产生的水经净化后既保证航天员的生活用水又削减飞船的携水量。
答案：
3、随着我的快速进展，探测火星已成为我国航天科技进展的远景目标，但要把人类送上火星，还有很多航天技术问题 需要解决。如：如何供给在来回路程中航天员呼吸所需要的氧气和消 除呼吸过程产生的二氧化碳就是一个值得争论的问题。一个成年 人平均每年要呼吸空气 6570000L 左右，而目前的飞船飞往火星来回一趟需两年的时间，
假设在飞船放射时携带所需的氧气，则质量很大，将大大提高放射的本钱和难度。
假设飞船上有三名航天员，请计算来回火星一趟，理论上需要氧气 kg。〔氧气的密度是 ，答案取整数〕
有人提出在飞船上供氧的两个方案：
①通过太阳能电池产生的电流来电解水。
②通过以下化学反响产生氧气： 2Na2O2?2CO2?2Na2CO3?O2
从削减飞船放射质量和消退呼吸过程产生的二氧化碳的角度，请你评价这两个方案最主要的优缺点〔各写一点〕。
也有科学家提出争论使航天员人工冬眠的技术或加快飞船速度，缩短航行时间来削减氧气的携带量。你是否有较好的方案，请举 一例： 。你提出该方案的简要理由： 。
解析：题目提示要从两方面去考虑问题。从 CO2 的循环处理来看， 方案②要优于方案①，但通过计算可知，产生同质量的 O2，方案②消耗原料质量大，放射本钱高，从这点看，方案①要优于方案②。我们
最生疏的 CO2 与 O2 之间的循环就是的光合作用了，它与人的呼吸作用过程恰好相反，且本钱低，简洁易行。
答案：〔1〕11838〔按氧气体积分数为 21%计算〕
方案①：优点是产生同质量的氧气，飞船放射时质量较小； 缺点是不能同时消退呼吸过程产生的二氧化碳。方案②：优点是产生 氧气的同时能消退呼吸过程产生的二氧化碳；缺点是产生同质量的氧 气时飞船放射质量较大。
在飞船内种植光合作用效率高的植物 二氧化碳和氧气循环利用，既能减轻飞船放射的质量又能同时消退呼吸过程产生的二氧化碳。
4、“天宫一号”目标飞行器上承受了铝锂合金为原材料，成功为 舱段质量减轻 10%，提高了飞行器的载重量。工业上用硫酸与 β—锂 辉矿(LiAlSi2O6 和少量钙、镁杂质)在 250～300℃下反响生成 Li2SO4、硅铝化合物及 MgSO4 等，其工业生产流程如下：
请答复以下问题：
锂铝合金强度大，质量轻，适宜用作航空航天材料。以下表达正确的选项是
A. Li 在氧气中燃烧主要生成
与水反响比 Li 与水反响猛烈
沉淀 X 的主要成分是 (写化学式)。
请解释生产流程中前后两次使用的 Na2CO3 溶液浓度不同的原
因
将盐酸与碳酸锂完全反响后的溶液进展蒸干得到固体，再将其
熔融电解生产锂。电解时产生的氯气中会混有少量氧气，请解释混有
少量氧气的缘由
。 (5)“天宫一号”的晶体硅太阳能电池片被固定在高压半刚性太阳
能电池翼上，我国航天器电源首次应用这种技术。单晶硅是太阳能电 池板的主要材料。通常在高温下复原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼和磷等杂质)，粗硅与氯气反响生成四氯化硅，四氯化硅经提纯后用氢气复原可制得高纯硅。
①四氯化硅及杂质的性质如下表所示，据此，提纯四氯化硅的最正确方法是 。
②为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再参加的试剂是(填序号)
a. 碘水 b. 氯水 c. NaOH 溶液 d. KSCN 溶液 e. Na2SO3 溶液
【解析】此题以工业制锂为载体考察了硅酸盐不同形式的改写， Ca、Mg 等元素化合物学问，水解和电解相关原理。(1)Li 在空气中燃烧只能生成 Li2O，A 项错误；铝与热的浓硫酸能够发生反响，B 项错误；K 比 Al 活泼，故K 与水反响比 Li 与水反响猛烈，C 项正确；合金只转变材料的物理性质，化学性质根本不变， D 项错误。(2)溶液中参加 OH-、CO32-后产生的沉淀，主要成分为 CaCO3、Mg(OH)2。(3) 前者使用稀碳酸钠溶液的目的是除去溶液中的Ca2+，浓度过大时可能
会生成局部 Li+沉淀；故 Ca2+浓度越大越利于 Li2CO3 生成。(4)混有O2 的缘由必需从反响物特征入手，由于加热蒸干 LiCl 溶液可获得固体，但是由于LiCl 受热易水解成LiOH，LiOH 电解时会产生 O2。 (5)该题以“天宫一号”的太阳能电池为素材，考察了硅、铁的相关性质，其中涉及了物质分别和检验的方法。由于四氯 化硅的沸点较低，但是高于 BCl3 的，所以可承受屡次蒸馏法(精馏)提纯。由于铁单质与稀盐酸反响的产物是 Fe2+，检验的方法是先将Fe2+转化为 Fe2+后再进展检验，所以应选择氯水和 KSCN 溶液。
【答案】(1) C (2) CaCO3、Mg(OH)2(3)前考使用稀碳酸钠溶液的目的是除去溶液中的 Ca2+，浓度过大时可能会使局部 Li+沉淀；后者使用碳酸钠溶液的目的是使 Li+沉淀，所以 CO32-浓度越大越有利于 Li2CO3 的生成(合理答案也可)。 (4)加热蒸干 LiCl 溶液可获得固体， 但是由于 LiCl 受热易水解成 LiOH，LiOH 受热分解产生的 Li2O 电解 时会产生 O2(其他合理答案也可)。(5) ① 屡次蒸馏(精馏) ② b d
【例 2】2025 年 9 月 29 日 21 时 16 分许，中国首个目标飞行器“天宫一号”搭乘着“长征二号 F”T1 运载火箭在酒泉卫星放射中心载人航天放射场成功放射升空，这标志着中国在探究太空的征程上又 迈出了一大步，是中华民族太空打算的一重大里程碑大事。在
这之前的火箭推动剂的主要成分是有毒的四氧化二氮和偏二甲肼， 现在改用了液氧、煤油。试答复以下问题：〔1〕在之前的火箭助推器中是以液态的四氧化二氮 (N2O4)和液态的偏二甲肼 (C2H8N2)为推动剂的。 10g 液态偏二甲肼与足量 N2O4 完全反响放出 425kJ 的热量，生成对环境无害的 N2、CO2、水蒸气。写出该反响的热化学方程式 。在该反响中，氧化剂为 ，转移的电子数为。
火箭推动剂承受煤油和液氧，解决了接触推动剂的工作人员的问题，是目
前各国常用的燃料。煤油〔以十二烷 C12H26 为例〕的燃烧热为 8075kJ·mol-1，试计算同等条件下， C12H26 和原燃料(偏二甲肼与 N2O4)分别燃烧时，放出同等热量时的 C12H26 与 C2H8N2 的质量比 。
目前，各国致力进展高效型燃料，即液氢和液氧，燃烧时 生成气态水。 lg 氢气完全燃烧生成液态水时放出 的热量， 又知 1mol 液态水变成水蒸气时需要吸取 的热量，写出火箭放射时 H2(g)燃烧的热化学方程式 。
【解析】(1)首先写出化学方程式，偏二甲肼的相对分子质量是 60， 故 1 mol C2H8N2 燃烧放出 2550kJ 热量。C2H8N2 中 H 为+1 价， N 为–3 价，C 为–1 价，N2O4 是氧化剂，因此燃烧量总共失去16e-。
依据两个热化学方程式的计算， C12H26 ～ 8075kJ·mol-1 ， C2H8N2 ～ 2550kJ·mol-1， 计算得二者质量之比为 17︰19。(3)依据盖斯定律可得， 2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) △H=－ kJ·mol-1 (留意 H2 的量的计算)。
【 答 案 】 (1) C2H8N2(l)+2N2O4(l) ＝ 2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g) △H=－2550 kJ·mol-1 N2O4 16e-
(2) 17︰19 (3) 2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) △H=－ kJ·mol-1
【例 3】2025 年诺贝尔化学奖授予准晶体的觉察者以色列科学家达尼埃尔·谢赫特曼，以表彰其在晶体学争论中的突破。达尼埃尔·谢赫特曼是在 Al—Mn 合金(不含其他元素)中首次觉察“准晶体”。争论性小组的同学，拟测定该“准晶体”中铝的含量，现设计以下两种不同 的试验方案进展探究。请答复以下问题：
【试验方案一】将“准晶体”样品与足量 NaOH 溶液反响，测定剩余固体的质量。试验中发生反响的化学方程式
是。
【试验步骤】
第一步：称取肯定量的“准晶体”样品，溶于足量的 NaOH 溶液中，充分反响。 其次步：过滤、洗涤、枯燥、称量固体。
假设上述操作中未洗涤固体，测得铝的质量分数将 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
【试验方案二】将“准晶体”样品与足量稀盐酸反响，测量试验中生成氢气的体积。
【问题争论】(2)同学们拟选用以下试验装置完成试验：
①你认为最简易装置的连接挨次是A 接( ) ( ) 接( ) ( ) 接( ) ( 填接口字母，可不填满)。
②试验开头时，先取下分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻翻开其活塞，反响进展一段时间后稀盐酸不能顺当滴入锥形瓶中，请你帮助分析缘由
③试验完毕时，在读取试验中生成氢气的体积时，你认为合理的是(填序号)
待试验装置冷却后再读数
上下移动量筒 F，，读取量筒中水的体积
【解析】此题是一组以定性分析的定量分析相结合的试验题。本 题主要对铝的性质进展考察，其中对定量试验的考察是此题的难点。 将准晶体与强碱反响后，铝将转化为偏铝酸钠，锰剩余在滤渣中，如 果不进展滤渣洗涤，务必会造成滤渣的质量偏大，所以铝的含量偏低。定量试验的关键是收集产生的氢气，此题中可以利用排水法收集产生 的氢气，其中最简易装置的连接挨次是 AEDG。由于铝与稀盐酸反响放热且生成气体，使锥形瓶中的气体压强增大，故反响进展一段时间 后，可能造成分液漏斗中的液体无法滴下。实
验完毕后进展读数时要留意待试验装置冷却后再读数，读数时视线与凹液面的最低点保持水平后，再读取量筒中水的体积。
【答案】【试验方案一】2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑【试验步骤】(1)偏低 【问题争论】(2) ① E D G ②铝与稀盐酸反响放热且生成气体，使锥形瓶中的气体压强变大③AC
【高考化学试题中的“航天”题及答案解析】