田宗學(xué)

2013年12月2日01時(shí)30分，我國探月衛(wèi)星“嫦娥三號”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空成功?！版隙鹑枴钡某晒\(yùn)行、保障能量供給與化學(xué)、物理學(xué)、電磁學(xué)等知識有著緊密的聯(lián)系，是2014年高考測試的熱點(diǎn)背景內(nèi)容。筆者根據(jù)相關(guān)資料編撰幾道原創(chuàng)試題，供高考復(fù)習(xí)參考。

閱讀下列有關(guān)我國探月工程的信息資料，請回答相關(guān)的問題：

材料一：聚焦航天的化學(xué)動力——燃料，“嫦娥三號”探月衛(wèi)星搭載著長征三號乙運(yùn)載火箭發(fā)射，長征三號乙運(yùn)載火箭（CZ-3B），簡稱長三乙，是中國目前運(yùn)載能力最大、技術(shù)最先進(jìn)、構(gòu)成最復(fù)雜的運(yùn)載火箭，代表中國目前運(yùn)載火最高水平，在世界航天界也居前列?；鸺灿腥?，頭兩級用的是常規(guī)燃料四氧化二氮，作為燃料的氧化劑，四氧化二氮是一種有污染性的液體燃料，第三級用的是低溫液態(tài)燃料液氫，液氫屬于新一代無污染的火箭燃料。運(yùn)載火箭需要的液氫、液氧推進(jìn)劑對保存溫度都有一定的要求。保存液氫須在-253℃的溫度，而保存液氧須在-183℃的溫度，只有達(dá)到他們要求的溫度，才有利于保存。由于在加注的過程中，很難避免燃料的揮發(fā)，因此要求精確計(jì)算燃料的加注量。同時(shí)，要避免液氫、液氧溢出導(dǎo)致保溫箱損壞，從而引起意外爆炸。

材料二：聚焦21世紀(jì)的波斯灣——月球，月球上有兩種資源將會給地球帶來重大貢獻(xiàn)：一是月球上可以接受到豐富的太陽能。理論上可以在

月球表面無限制地鋪設(shè)太陽能電池板，獲得豐富而穩(wěn)定的太陽能。二是月球礦藏資源豐富，尤其是富含核聚變?nèi)剂虾?3。氦-3主要來源于太陽風(fēng)，而地球上非常缺乏。據(jù)估計(jì)，月球土壤里含有大約100萬噸~500萬噸氦-3，10萬噸氦-3所發(fā)的電就可以滿足我國一年的用電量。

1.由火箭燃料鏈接熱化學(xué)方程式

例1“嫦娥三號”使用燃料是液氫燃料。液氫燃料作為清潔能源，在許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。已知：

①H2(g)+1/2O2(g)H2O(g);

ΔH1=a kJ·mol-1

②2H2(g)+O2(g)2H2O(g);

ΔH2=b kJ·mol-1

③H2(g)+1/2O2(g)H2O(l);

ΔH3=c kJ·mol-1

④2H2(g)+O2(g)2H2O(l);

ΔH4=d kJ·mol-1

下列關(guān)系正確的是（）。

A.ad>0

C.2a=b<0D.2c=d>0

解析本題考查燃燒熱概念及熱化學(xué)方程式書寫。在給出的4個(gè)熱化學(xué)方程式中，b=2a,d=2c。由于從氣態(tài)水轉(zhuǎn)化成液態(tài)水要放出熱量，又由于反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，a、b、c、d均小于0，故只有C正確。

評析熱化學(xué)是高考重點(diǎn)內(nèi)容。燃燒熱、中和熱概念是熱化學(xué)的基礎(chǔ)?，?/p>

2.物質(zhì)的物理性質(zhì)、物質(zhì)三態(tài)變化鏈接吸熱、放熱反應(yīng)

例2“嫦娥三號”的燃料是液態(tài)氫，助燃劑為液態(tài)氧。物理性質(zhì)如下：

氣態(tài)密度g/L液態(tài)密度g/cm3熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃氫氣0.08899 0.070 -259.14-252.4氧氣1.4291.149-218.4-182.96下列判斷正確的是（）。

A.液氫、液氧滴在皮膚上，會灼燒皮膚

B.同條件下降低溫度，液氫比液氧先液化

C.氧氣沸點(diǎn)比氫氣的高，與它們的相對分子質(zhì)量大小有關(guān)

D.液氧比液氫更容易揮發(fā)

解析本題考查物質(zhì)三態(tài)變化特點(diǎn)及其性質(zhì)。液氫和液氧氣化時(shí)要吸收大量熱量，會凍傷皮膚，A錯(cuò)；氣體沸點(diǎn)越高，恒壓降溫時(shí)越容易液化，氧氣沸點(diǎn)高于氫氣的沸點(diǎn)，所以同條件下，氧氣先液化，B錯(cuò)；氫氣和氧氣都是雙原子分子，且都是非極性分子，氧氣相對分子質(zhì)量比氫氣的相對分子質(zhì)量大，氧氣分子間作用力大于氫氣分子間作用力，所以氧氣比氫氣容易液化，C正確；液氫沸點(diǎn)比液氧的低，沸點(diǎn)越低，越容易揮發(fā)，D錯(cuò)。

評析物質(zhì)的物理性質(zhì)、物質(zhì)三態(tài)變化與吸熱、放熱關(guān)系等均是《高考大綱》要求考查的內(nèi)容，本題以氫氣和氧氣物理性質(zhì)為信息，考查學(xué)生對數(shù)據(jù)的處理能力。

3.探測月球表面氦-3鏈接同位素

例3利用核聚變發(fā)電,3He是最清潔最安全的能源，地球上的3He僅有15t左右。月球上的3He可供全世界開采500年。地球上氦元素主要以4He形式存在，而月球上有數(shù)百萬噸3He。下列說法正確的是（）。

①3He、4He的化學(xué)性質(zhì)基本相同

②3He、4He具有相同的中子數(shù)

③3He核聚變是化學(xué)變化

④3He液化是物理變化

⑤3He、4He形成的晶體類型，所含化學(xué)鍵不同

⑥3He、4He組成的氣體單質(zhì)，在相同條件下密度之比為3∶4

A.①②⑤B.①④⑥

C.②③⑤D.③④⑥

解析本題考查同位素性質(zhì)及含義。原子性質(zhì)主要由最外層電子數(shù)決定，同位素在周期表中位置相同，化學(xué)性質(zhì)基本相同，①正確；中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，二者中子數(shù)不同，②錯(cuò)誤；化學(xué)變化指原子核不變，電子排布變化，即原子是化學(xué)變化中最小粒子，③錯(cuò)誤；液化指氣態(tài)變成液態(tài)，狀態(tài)變化是物理變化，④正確；稀有氣體單質(zhì)是單原子分子靠分子間作用力形成分子晶體，不存在化學(xué)鍵，⑤錯(cuò)誤；同條件下，氣體密度之比等于相對分子質(zhì)量之比， ⑥正確。答案：B。

評析同位素是中學(xué)化學(xué)重要概念，高考考查的重點(diǎn)。本題主要考查同位素中“位”即在周期表中位置，同位素的化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，物理性質(zhì)不同?；瘜W(xué)變化斷裂化學(xué)鍵，原子重新組合，原子核沒有變化。

4.新型材料的鏈接

例4“嫦娥三號”衛(wèi)星進(jìn)入距地面80km至40km的大氣層時(shí)，是氣動加熱最嚴(yán)重的一段，衛(wèi)星表面溫度高達(dá)千攝氏度以上，像一團(tuán)大火球。為了防止衛(wèi)星表面溫度過高，可在衛(wèi)星表面涂上一種特殊的化學(xué)物質(zhì)，推測該物質(zhì)最可能具有的性質(zhì)是（）。

A.導(dǎo)熱性能好、熔點(diǎn)高、熱量大

B.高溫下可分解或“燃燒”時(shí)氣化

C.良好的熱穩(wěn)定性

D.較強(qiáng)的還原性，易燃燒

解析本題考查特殊材料的性質(zhì)。衛(wèi)星表面的涂料主要作用是防止溫度過高，即具有吸熱、散熱作用。特殊材料分解或汽化都要放熱，所以B正確。

評析新型材料是社會進(jìn)步的關(guān)鍵，高考十分重視新材料的考查。本題把新材料與性質(zhì)聯(lián)系起來，理解特殊材料的價(jià)值。

5.安全生產(chǎn)的鏈接

例5“嫦娥三號”升空前加注液氫、液氧是一個(gè)險(xiǎn)象環(huán)生的過程。因?yàn)槌蜏氐娜剂显诳諝庵袚]發(fā)到一定的程度時(shí)，有可能導(dǎo)致爆炸。如液氫揮發(fā)后，在空氣中積聚到一定的濃度后就會爆炸。一粒米從1m高的地方掉到地上所產(chǎn)生的能量，就足以引爆液氫！已知?dú)錃庠诳諝庵斜O限（氣體體積比）為4.1%~75%。發(fā)生爆炸最劇烈的空氣中氫氣體積分?jǐn)?shù)是（）。

A.33.3%B.42.0%C.29.6%D.21%

解析本題有關(guān)氣體體積分?jǐn)?shù)計(jì)算：

2H2+O2點(diǎn)燃2H2O,

V(H2)∶V(O2)=2∶1時(shí)，爆炸最劇烈?？諝庵醒鯕怏w積分?jǐn)?shù)為21%，取V(H2)=2 L,V(空氣）=1 L/21%=4.76 L,φ(H2)=2 L/(2 L+4.76 L)×100%=29.6%。答案為C。

評析實(shí)驗(yàn)安全是《高考大綱》新增內(nèi)容，本題以氫氣在空氣中爆炸極限為載體考查有關(guān)氣體體積分?jǐn)?shù)計(jì)算，引導(dǎo)備考安全知識。

6.綜合考查的鏈接

例6氫化鋰、氘化鋰、氚化鋰可以作為起動“長征三乙”火箭發(fā)射的優(yōu)良炸藥，下列說法正確的是（）。

A.H、D、T之間互稱同素異形體

B.它們均是共價(jià)化合物

C.LiH、LiD、LiT摩爾質(zhì)量之比為1∶2∶3

D.它們都是強(qiáng)還原劑

解析H、D、T之間互為同位素，A錯(cuò)；氫化鋰是離子化合物，B錯(cuò)；LiH、LiD、LiT摩爾質(zhì)量之比為8∶9∶10,C錯(cuò)；氫化鋰是氫陰離子，在化學(xué)反應(yīng)中氫元素的化合物只能升高，作為還原劑。D正確。

評析同位素、同素異形體，同分異構(gòu)體、物質(zhì)的量、化合物類型、氧化還原反應(yīng)概念等都是高考重點(diǎn)考查內(nèi)容。本題以金屬氫化物為載體對以上概念綜合考查。

例7回答以下問題：

（1）在火箭發(fā)射時(shí)，偏二甲肼和四氧化二氮發(fā)生劇烈反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

C2H8N2+2N2O4點(diǎn)燃3N2+2X+4H2O

則X的化學(xué)式為。

（2）在加注前兩級推進(jìn)劑時(shí)，你認(rèn)為應(yīng)采取的措施有；第三級火箭發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

（3）若月球上的鐵礦物主要成分是氧化鐵，寫出目前人們利用此鐵礦石煉鐵的化學(xué)反應(yīng)原理（用化學(xué)方程式表示）為：。

（4）近期對月球的研究發(fā)現(xiàn)在月球兩極可能有冰，化學(xué)家也正著力研究利用太陽光進(jìn)行催化分解水，并取得了一定的成果，請寫出這一反應(yīng)的化學(xué)方程式：。這一反應(yīng)對于人類開發(fā)月球資源有何種意義？（任寫一點(diǎn)）。

解（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以知道，在化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和個(gè)數(shù)不變，所以由反應(yīng)的化學(xué)方程式：

C2H8N2+2N2O43N2+2X+4H2O

可得知：

反應(yīng)前反應(yīng)后

氮原子66

氧原子84

碳原子20

氫原子88

根據(jù)化學(xué)變化前后原子的種類、數(shù)目不變，可判斷每個(gè)反應(yīng)物X的分子由2個(gè)O和1個(gè)C構(gòu)成，則物質(zhì)X的化學(xué)式為CO2；

（2）偏二甲肼為易燃物質(zhì)，所以在加注前兩級推進(jìn)劑時(shí)要注意防火，第三級火箭反應(yīng)為液氫和液氧的反應(yīng)，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2H2+O2點(diǎn)燃2H2O

(3)煉鐵原理為利用了一氧化碳的還原性，所以發(fā)生的反應(yīng)為一氧化碳和氧化鐵的反應(yīng)，該反應(yīng)生成了鐵和二氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2

(4)根據(jù)題意可以知道，水可以在太陽光的照射下及催化劑的作用下分解產(chǎn)生氫氣和氧氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2H2O催化劑、太陽光2H2↑+O2↑

由于該反應(yīng)生成了氧氣和氫氣，所以該反應(yīng)能夠?yàn)榈厍蛱峁┤剂霞把鯕狻?/p>

答案為：（1）CO2；

（2）注意防火；2H2+O2點(diǎn)燃2H2O;

(3)3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2;

(4)2H2O催化劑、太陽光2H2↑+O2；該反應(yīng)能夠?yàn)榈厍蛱峁┤剂霞把鯕狻?/p>

(收稿日期：2013-12-30)

解析H、D、T之間互為同位素，A錯(cuò)；氫化鋰是離子化合物，B錯(cuò)；LiH、LiD、LiT摩爾質(zhì)量之比為8∶9∶10,C錯(cuò)；氫化鋰是氫陰離子，在化學(xué)反應(yīng)中氫元素的化合物只能升高，作為還原劑。D正確。

評析同位素、同素異形體，同分異構(gòu)體、物質(zhì)的量、化合物類型、氧化還原反應(yīng)概念等都是高考重點(diǎn)考查內(nèi)容。本題以金屬氫化物為載體對以上概念綜合考查。

例7回答以下問題：

（1）在火箭發(fā)射時(shí)，偏二甲肼和四氧化二氮發(fā)生劇烈反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

C2H8N2+2N2O4點(diǎn)燃3N2+2X+4H2O

則X的化學(xué)式為。

（2）在加注前兩級推進(jìn)劑時(shí)，你認(rèn)為應(yīng)采取的措施有；第三級火箭發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

（3）若月球上的鐵礦物主要成分是氧化鐵，寫出目前人們利用此鐵礦石煉鐵的化學(xué)反應(yīng)原理（用化學(xué)方程式表示）為：。

（4）近期對月球的研究發(fā)現(xiàn)在月球兩極可能有冰，化學(xué)家也正著力研究利用太陽光進(jìn)行催化分解水，并取得了一定的成果，請寫出這一反應(yīng)的化學(xué)方程式：。這一反應(yīng)對于人類開發(fā)月球資源有何種意義？（任寫一點(diǎn)）。

解（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以知道，在化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和個(gè)數(shù)不變，所以由反應(yīng)的化學(xué)方程式：

C2H8N2+2N2O43N2+2X+4H2O

可得知：

反應(yīng)前反應(yīng)后

氮原子66

氧原子84

碳原子20

氫原子88

根據(jù)化學(xué)變化前后原子的種類、數(shù)目不變，可判斷每個(gè)反應(yīng)物X的分子由2個(gè)O和1個(gè)C構(gòu)成，則物質(zhì)X的化學(xué)式為CO2；

（2）偏二甲肼為易燃物質(zhì)，所以在加注前兩級推進(jìn)劑時(shí)要注意防火，第三級火箭反應(yīng)為液氫和液氧的反應(yīng)，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2H2+O2點(diǎn)燃2H2O

(3)煉鐵原理為利用了一氧化碳的還原性，所以發(fā)生的反應(yīng)為一氧化碳和氧化鐵的反應(yīng)，該反應(yīng)生成了鐵和二氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2

(4)根據(jù)題意可以知道，水可以在太陽光的照射下及催化劑的作用下分解產(chǎn)生氫氣和氧氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2H2O催化劑、太陽光2H2↑+O2↑

由于該反應(yīng)生成了氧氣和氫氣，所以該反應(yīng)能夠?yàn)榈厍蛱峁┤剂霞把鯕狻?/p>

答案為：（1）CO2；

（2）注意防火；2H2+O2點(diǎn)燃2H2O;

(3)3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2;

(4)2H2O催化劑、太陽光2H2↑+O2；該反應(yīng)能夠?yàn)榈厍蛱峁┤剂霞把鯕狻?/p>

(收稿日期：2013-12-30)

解析H、D、T之間互為同位素，A錯(cuò)；氫化鋰是離子化合物，B錯(cuò)；LiH、LiD、LiT摩爾質(zhì)量之比為8∶9∶10,C錯(cuò)；氫化鋰是氫陰離子，在化學(xué)反應(yīng)中氫元素的化合物只能升高，作為還原劑。D正確。

評析同位素、同素異形體，同分異構(gòu)體、物質(zhì)的量、化合物類型、氧化還原反應(yīng)概念等都是高考重點(diǎn)考查內(nèi)容。本題以金屬氫化物為載體對以上概念綜合考查。

例7回答以下問題：

（1）在火箭發(fā)射時(shí)，偏二甲肼和四氧化二氮發(fā)生劇烈反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

C2H8N2+2N2O4點(diǎn)燃3N2+2X+4H2O

則X的化學(xué)式為。

（2）在加注前兩級推進(jìn)劑時(shí)，你認(rèn)為應(yīng)采取的措施有；第三級火箭發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

（3）若月球上的鐵礦物主要成分是氧化鐵，寫出目前人們利用此鐵礦石煉鐵的化學(xué)反應(yīng)原理（用化學(xué)方程式表示）為：。

（4）近期對月球的研究發(fā)現(xiàn)在月球兩極可能有冰，化學(xué)家也正著力研究利用太陽光進(jìn)行催化分解水，并取得了一定的成果，請寫出這一反應(yīng)的化學(xué)方程式：。這一反應(yīng)對于人類開發(fā)月球資源有何種意義？（任寫一點(diǎn)）。

解（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以知道，在化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和個(gè)數(shù)不變，所以由反應(yīng)的化學(xué)方程式：

C2H8N2+2N2O43N2+2X+4H2O

可得知：

反應(yīng)前反應(yīng)后

氮原子66

氧原子84

碳原子20

氫原子88

根據(jù)化學(xué)變化前后原子的種類、數(shù)目不變，可判斷每個(gè)反應(yīng)物X的分子由2個(gè)O和1個(gè)C構(gòu)成，則物質(zhì)X的化學(xué)式為CO2；

（2）偏二甲肼為易燃物質(zhì)，所以在加注前兩級推進(jìn)劑時(shí)要注意防火，第三級火箭反應(yīng)為液氫和液氧的反應(yīng)，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2H2+O2點(diǎn)燃2H2O

(3)煉鐵原理為利用了一氧化碳的還原性，所以發(fā)生的反應(yīng)為一氧化碳和氧化鐵的反應(yīng)，該反應(yīng)生成了鐵和二氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2

(4)根據(jù)題意可以知道，水可以在太陽光的照射下及催化劑的作用下分解產(chǎn)生氫氣和氧氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2H2O催化劑、太陽光2H2↑+O2↑

由于該反應(yīng)生成了氧氣和氫氣，所以該反應(yīng)能夠?yàn)榈厍蛱峁┤剂霞把鯕狻?/p>

答案為：（1）CO2；

（2）注意防火；2H2+O2點(diǎn)燃2H2O;

(3)3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2;

(4)2H2O催化劑、太陽光2H2↑+O2；該反應(yīng)能夠?yàn)榈厍蛱峁┤剂霞把鯕狻?/p>

(收稿日期：2013-12-30)