總復(fù)習(xí)專題：

航天中的化學(xué)知識武鋼三中萬長江2007.12.19嫦娥一號2007年10月24日，嫦娥一號乘長征三號甲火箭從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功升空，從此拉開了中國探月活動(dòng)的序幕，嫦娥一號是中國的第一個(gè)空間探測器，是繼人造衛(wèi)星、載人航天之后，中國航天的第三個(gè)里程碑，這也標(biāo)志著我國航天科技取得了驚人的業(yè)績。[問題1]航天材料問題

2003年10月16日“神舟”五號載人飛船在內(nèi)蒙古成功著陸，返回艙內(nèi)完好無損。飛船在重返大氣層時(shí)，由于同空氣的劇烈摩擦，船體的表面溫度將將急劇上升

，因此飛船表面必須有良好的防高溫措施。下列有關(guān)飛船的防高溫措施中不可取的是（）A、使用陶瓷類的貼面覆蓋船體，以防止高溫侵入艙內(nèi)B、使用在一定條件下能熔化或汽化的表面覆蓋材料C、使用在一定條件下能與大氣層中的氧氣發(fā)生劇烈燃燒的表面覆蓋材料D、使用在一定條件下能發(fā)生分解反應(yīng)的表面覆蓋材料在宇宙飛船中非常有必要設(shè)計(jì)一種氣體循環(huán)系統(tǒng)，既能為宇航員提供氧氣又能吸收宇航員排出的廢氣CO2。[問題2]航天生存環(huán)境問題在宇宙飛船中為了使宇航員得到一個(gè)穩(wěn)定的、良好的生存環(huán)境，一般在飛船內(nèi)安裝盛有Na2O2顆粒的裝置，它的用途是再生氧氣。如用超氧化鉀（KO2）代替過氧化鈉能達(dá)到同樣的目的，反應(yīng)產(chǎn)物也相似。（1）寫出過氧化鈉和CO2、超氧化鉀和CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式并用單箭頭法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目

。（2）Na2O2和KO2提供氧氣，哪一個(gè)更好？

。4KO2+2CO2==2K2CO3+3O2

若產(chǎn)生等質(zhì)量的O2時(shí)，需要KO2的質(zhì)量約是Na2O2的0.6倍，所以使用KO2要比Na2O2優(yōu)越。3e

-解析：

[問題3]航天能源供應(yīng)問題

現(xiàn)有某空間站的備用電池需要選擇金屬電極（負(fù)極），以下是不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個(gè)電子所需要的能量（設(shè)其為E）如右圖所示：原子序數(shù)E請根據(jù)元素在周期表中的位置，分析圖中曲線的變化特點(diǎn)，回答下列問題。（1）同主族內(nèi)由上到下不同元素的E值變化特點(diǎn)是

，第一主族中E值都是這樣變化的，體現(xiàn)了元素性質(zhì)的

變化規(guī)律。（2）同周期內(nèi)，隨原子序數(shù)增大，E值增大。但個(gè)別元素的E值出現(xiàn)反?，F(xiàn)象，試預(yù)測下列關(guān)系中正確的是

。A、E（砷）＞E（硒） B、E（砷）＜E（硒）C、E（溴）＞E（硒） D、E（溴）＜E（硒）（3）請你在下列四種金屬中為空間站的電池選擇金屬負(fù)極

。A、BeB、NaC、AlD、Li原子序數(shù)

E（1）同主族內(nèi)不同元素的E值由上到下變化特點(diǎn)是逐漸變小，體現(xiàn)了元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律。（2）同周期內(nèi)，隨原子序數(shù)增大，E值增大。但個(gè)別元素的E值出現(xiàn)反?，F(xiàn)象，試預(yù)測下列關(guān)系中正確的是

AC。A、E（砷）＞E（硒） B、E（砷）＜E（硒）C、E（溴）＞E（硒） D、E（溴）＜E（硒）（3）請你在下列四種金屬中為空間站的電池選擇金屬負(fù)極DA、BeB、NaC、AlD、Li解析：化學(xué)的科學(xué)思維觀解決化學(xué)問題時(shí)首先考慮用途，再由用途聯(lián)想到性質(zhì)，由性質(zhì)尋求結(jié)構(gòu)上的解釋，以尋求更好材料，這就是通常我們所說的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途的逆向應(yīng)用，逆向運(yùn)用是解決問題的方法，正向運(yùn)用是認(rèn)識物質(zhì)的方法，而這種思想就是化學(xué)的科學(xué)思維觀。[問題4]航天燃料問題火箭可用肼（N2H4）作燃料，試解答下列問題（1）肼作火箭的推進(jìn)劑，用NO2作氧化劑，兩者反應(yīng)成氮?dú)夂退?，但NO2噴出時(shí)有部分來不及反應(yīng)而被噴出，所以我們常看到火箭尾部有一片桔紅色的煙霧。已知：N2(g)＋2O2(g)＝2NO2（g）；△H＝+67.7kJ/molN2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g)；△H＝－534kJ/mol據(jù)此寫出N2H4和NO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：（2）已知：N2H4(g)＋2F2(g)＝N2(g)＋4HF(g)；△H＝－1118kJ/mol有人認(rèn)為可用F2代替NO2作氧化劑，你認(rèn)為好嗎？長期使用F2、NO2等氧化劑有什么問題？從長遠(yuǎn)來看航天燃料可選用何種燃料？何種氧化劑？答（1）2N2H4(g)

＋

2NO2（g）

＝3N2(g)＋4H2O(g)；△H＝－

1135.7kJ/mol（2）從放出的能量看更好，但F2、NO2會(huì)造成一系列污染，不宜長期使用，從長遠(yuǎn)看應(yīng)選擇氫燃料，氧化劑可用液態(tài)雙氧水或液氧。化學(xué)人文價(jià)值觀

環(huán)保意識是現(xiàn)代意識的體現(xiàn)，我們追求性能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的結(jié)合，力求使人與自然和諧發(fā)展，這便是化學(xué)學(xué)科必須培養(yǎng)的化學(xué)人文價(jià)值觀。[自主探究][問題5]阿波羅11號飛船所攜帶的天線是一個(gè)半球形的直徑很大的天線，而飛船空間有限，你能否設(shè)想一個(gè)方法將此天線帶上月球并能伸長開來正常工作？一根螺旋狀高溫“記憶”合金，制造時(shí)經(jīng)過高溫退火，它的形狀處于螺旋狀態(tài)。在室溫下，即使使用很大力氣把它強(qiáng)行拉直，但只要把它加熱到一定的“變態(tài)溫度”時(shí)，這根合金仿佛記起了什么似的，立即恢復(fù)到它原來的螺旋形態(tài)。這是怎么回事？難道合金也具有人類那樣的記憶力嗎？

原來這只是利用某些合金在固態(tài)時(shí)其晶體結(jié)構(gòu)隨溫度發(fā)生變化的規(guī)律而已。例如，鎳-鈦合金在40℃以上和40℃以下的晶體結(jié)構(gòu)是不同的，溫度在40℃上下變化時(shí)，合金就會(huì)收縮或膨脹，使得它的形態(tài)發(fā)生變化。這里，40℃就是鎳-鈦記憶合金的“變態(tài)溫度”。記憶合金最令人鼓舞的應(yīng)用是在航天技術(shù)中。１９６９年７月２０日，“阿波羅”１１號登月艙在月球著陸，實(shí)現(xiàn)了人類第一次登月旅行的夢想。宇航員登月后，在月球上放置了一個(gè)半球形的直徑很大的天線。天線就是用極薄的記憶合金制成的,先把天線在正常情況下按預(yù)定要求做好，然后降低溫度把它壓成一團(tuán)，裝進(jìn)小小的登月艙帶上天去。放到月面上以后，在陽光照射下溫度升高，當(dāng)達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，天線又“記”起了自己的本來面貌，變成一個(gè)巨大的半球形。

[問題6]嫦娥一號在一年的壽命期中，不可避免會(huì)遇到月食，此時(shí)嫦娥一號太陽能電池翼無法照射到陽光，會(huì)停止工作，那么怎么辦呢？嫦娥一號采用太陽能電池翼和燃料電池聯(lián)合電源，嫦娥一號在月食時(shí)，嫦娥一號將轉(zhuǎn)為由燃料電池單獨(dú)供電，太陽能電池翼停止工作。事實(shí)上很多太空空間站均有一段時(shí)間面向太陽，一段時(shí)間背著太陽，你能否設(shè)計(jì)一套循環(huán)能量裝置用于空間站，要求①能持續(xù)不斷的循環(huán)提供能量使用；②不會(huì)帶來新的環(huán)境污染(用方框流程圖表示,注意此題涉及光能、化學(xué)能、電能等多種能量形式的轉(zhuǎn)換)光能水分解系統(tǒng)氫氧儲罐燃料電池系統(tǒng)儲水罐空間站①②電能電能請回答下列問題：（1）從能量轉(zhuǎn)換方式的角度看，上圖過程①發(fā)生了

，其基本裝置是

，此時(shí)空間站處于

（填“向日面”或“背日面”）。（2）若燃料電池中的電解質(zhì)溶液是KOH溶液，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為

。（3）該工作原理有哪些優(yōu)點(diǎn)？但為什么生活中未廣泛使用該系統(tǒng)？光能水分解系統(tǒng)氫氧儲罐燃料電池儲水罐空間站①②電能電能（1）光－電直接轉(zhuǎn)換太陽能電池向日（2）H2－2e-＋2OH-＝2H2O(3)①把向日時(shí)的太陽能儲存起來，留待背日時(shí)使用；水可循環(huán)使用無污染等。②要使空間站上的水分解能順利進(jìn)行，要尋找高效光分解水催化劑,氫儲罐中要選擇儲氫合金來貯存氫氣。這些方法目前成本太高。[小結(jié)歸納]

一、解決化學(xué)問題應(yīng)考慮的因素：考慮性能指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還要考慮環(huán)境指標(biāo)二、解決化學(xué)問題的基本思路：解決化學(xué)問題時(shí)首先考慮用途，再由用途聯(lián)想到性質(zhì)，由性質(zhì)尋求結(jié)構(gòu)上的解釋，以尋求更好材料，這就是通常我們所說的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途的逆向應(yīng)用，逆向運(yùn)用是解決問題的方法，正向運(yùn)用是認(rèn)識物質(zhì)的方法三、學(xué)習(xí)化學(xué)應(yīng)該建立的兩大觀點(diǎn)：樹立正確的化學(xué)科學(xué)觀、化學(xué)價(jià)值觀四、航天經(jīng)常涉及的高考知識考點(diǎn)有原電池、元素周期律

、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)能量等,涉及的高考技能考點(diǎn)有閱讀分析圖表、使用化學(xué)用語及進(jìn)行化學(xué)計(jì)算等。知識網(wǎng)絡(luò)性能環(huán)保經(jīng)濟(jì)綜合結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途化學(xué)價(jià)值觀化學(xué)科學(xué)觀

鞏固性作業(yè)用在重返火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、航天飛機(jī)制動(dòng)閥的金屬要求有良好的熱學(xué)性能，請根據(jù)下表選擇出最佳的金屬為____

金屬熔點(diǎn)/℃比熱/J.（g.k）-1熱導(dǎo)率/w.（m.k）-1熱膨脹率/α（×10-6）25℃Fe15350.10675.3711.76Mg9230.243153.6624.6Al9330.215221.9123.6Be15500.436146.511.6Li4350.8571.1756小結(jié)性作業(yè)：1、解決化學(xué)往往要考慮結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途的關(guān)系，實(shí)際上制法和存在也和性質(zhì)密切相關(guān)，請舉例說明。2、支撐現(xiàn)代社會(huì)的三大支柱是什么？能否從更廣泛的化學(xué)領(lǐng)域的角度談一談化學(xué)學(xué)科和這三者的關(guān)系。拓展性作業(yè)：1.我國探月工程的第一步即繞月工程將完成4大科學(xué)目標(biāo),其中之一是利用微波探測月壤厚度及其分布，