宇宙飞船是有哪些问题涉及化学，需要注意什么

2025-03-04 18:33:27

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回答1：

“嫦娥一号”飞船的成功发射是我国航天事业的又一里程碑．金属过氧化物等可作宇宙飞船或潜水艇中的氧气再生剂，如：过氧化钠（Na2O2）在常温下能与人呼出的二氧化碳反应生成氧气，化学方程式为：2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2；（过氧化钠还能与盐酸、水等物质发生反应产生氧气）
我国又迎来了一个航天高峰，继“神舟六号”宇宙飞船成功发射之后，“神舟七号”又发射在即．“神舟六号”携带了50kg的氧气，供宇航员呼吸之用，同时还有一套完整的系统用来吸收二氧化碳．有些宇宙飞船内是通过盛有氢氧化锂的过滤网来除去舱内所含的二氧化碳，反应的化学方程式如下：
2LiOH+CO2═Li2CO3+H2O

（1）如果在宇宙飞船船舱中划燃火柴，火焰会立即熄灭．有四位同学对此现象分别进行了以下猜测，你认为其中合理的是（填写序号）C
A、船舱中氧气的浓度不够
B、宇宙飞船上温度太低，达不到火柴的着火点
C、在失重情况下，舱中的空气不对流
D、在宇宙飞船船舱中二氧化碳的浓度过大
（2）宇航食品必须做成一口一块的“一口吞”，饼干、面包之类的食品是绝对不能食用的，否则就可能引起的后果是（填写序号）A
A、产生太空舱内粉尘污染
B、可能产生爆炸
C、宇航员体内能量严重不足
（3）火箭推进器中盛有联氨液体（N2H4）和双氧水（H2O2），当它们混合时产生大量的水蒸气和一种单质，并放出大量的热，其反应方程式为N2H4+2H2O2═4H2O+N2↑
N2H4+2H2O2═4H2O+N2↑；根据上述反应产物分析将联氨作推进器中燃料有产物无污染的优点．
（4）科学家于1998年合成了一种名为“N5”的物质．这种物质极不稳定，通常情况下会发生爆炸式反应生成氮气，并放出巨大能量．火箭每发射1t设备，需携带5t的液氢．若用“N5”作燃料，则火箭须携带的燃料量可大大减少．假如你是一名科学家，欲设计用“N5”作燃料发射火箭，你认为需要解决的主要问题有哪些（答出一点即可）：如何制备或如何贮存、运输等（答案合理即可）
如何制备或如何贮存、运输等（答案合理即可）

宇宙飞船上利用氢气、氧气在催化剂作用下反应作燃料电池：2H2+O2=2H2O，在该装置中化学能可以直接转变为电能
“神舟”六号宇宙飞船是靠长征Ⅱ(F)型运载火箭发射升空的，该火箭所用的燃料是偏二甲基肼[(CH3)2N－NH2]，氧化剂是N2O4，产物是氮气、二氧化碳和水。
(1)“神舟”六号起飞时，可以看到一级火箭的中部冒出红棕色的气体，这是为了保证贮箱安全由保险阀门自动开启所排出的部分高压氧化剂变化而来的，逸出的红棕色气体是___________，产生该气体的化学反应方程式为________________________________。
(2)当有1mol偏二甲基肼燃烧时，转移电子的物质的量为_____________。
(3)通常情况下四氧化二氮气体和二氧化氮气体可相互转化：N2O4(g)(无色)　　2NO2(g) (红棕色)；△H>0。已知二氧化氮有较强的氧化性，则下列说法正确的是
A．气态时，1 mol N2O4可完全分解成2 mol B．NO2N2O4和NO2互为同素异形体
C．鉴别NO2(g)和溴蒸气可选用淀粉一碘化钾溶液D．N2O4和NO2都不是硝酸的酸酐
(1)NO2，N2O4 2NO2，(2)16 mol，(3)D，反应生成气体对环境无污

航天器的燃料之一是铝粉与高氯酸铵的固体混合物，点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应：，
下列叙述或分析错误的是（）

A. NH4ClO4既是氧化剂，又是还原剂
B. 1mol NH4ClO4完全反应时，转移电子14mol
C. 反应中只有氯元素被还原
D. 从能量角度看，化学能主要转变成动能和热能
解析：该题以航天器燃料为载体对高氯酸铵分解反应化学方程式进行考核，既考察了学生氧化还原知识，也考察了热化学反应。答案为B。
3．3 我国研制的长征捆绑式火箭在第一、二级发动机中用“偏二甲（基）肼”和四氧化二氮作为液体燃料。

（1）已知偏二甲（基）肼的相对分子质量为60，其中含碳40%，含氢13.33%，其余为氮；又知其分子中有一个氮原子不与氢原子相连。通过计算写出偏二甲（基）肼的化学式和分子结构简式。

（2）在发动机中偏二甲（基）肼在四氧化二氮中充分燃烧，写出该燃烧反应的化学方程式。（反应中所有的氮元素均转化为N2）

解析：该题为广东省2004年高考22题，以火箭燃料“偏二甲（基）肼”和四氧化二氮作为命题情景，考察化学式的计算、结构简式的判断以及质量守恒定律。

（1）C：60×0.4=24，H：60×0.1333≈8 ，N：60－24－8=28，故化学式为C2H8N2；结构简式为：

H3C

N—NH2

H3C

（2）C2H8N2+2N2O4=2 CO2↑+4H2O↑+3N2↑

4 与航天气体循环相关的试题

4．1 航天飞行器座舱内空气更新过程如图所示：

（1）Ⅱ是CO2和H2的反应装置，该反应的化学方程式是________________。

（2）从装置Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ可看出，O2的来源是CO2和H2O，宇航员每天消耗28mol O2，呼出23 mol CO2，则宇航员每天呼出的气体中含H2O___________mol。

解析：这是2004年上海高考27题，通过一个气体循环系统向我们展示了航天员氧气的来源。Ⅱ装置告诉了反应物和生成物，自然不难写出其反应方程式，2H2 + CO2 = 2H2O + C；Ⅲ装置H2O不管是与过氧化钠反应，还是电解反应，H2O与O2物质的量都是2：1的关系，28 mol O2共需H2O56 mol，而23 mol CO2在Ⅱ装置中产生了46 molH2O，所以宇航员呼出的H2O为10 mol。

4．2 我国“神州六号”航天飞船发射成功，标志着我国人民在攀登世界科技高峰的征程上又迈出了具有历史意义的一步。在载人太空飞行宇航器中每个宇航员平均每天消耗0.9kgO2，呼出1.0kg CO2，为了能保持飞船座舱内空气成分的稳定，科学家进行大量的科学探索。有的科学家提出“金属过氧化物处理系统”，即不断把座舱内的空气通过盛有金属过氧化物(以过氧化钠为例)的容器，并把处理后的气体充入座舱。该方法的有关的化学方程式是Ⅰ_____________________，Ⅱ__________________________。将处理后的气体充入座舱时，应注意采取的措施是_____________________________________。

解析：“金属过氧化物处理系统”实际就是宇航员呼出的H2O和CO2 与Na2O2反应产生O2供给呼吸，方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑、2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2↑。宇航员呼入O2后，又产生CO2 ，形成一个CO2循环，但水蒸汽不断消耗，造成气体干燥，所以将处理后的气体充入座舱时，应补充适量的水蒸气。

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