“嫦娥一號”相關知識鏈接

文章編號：1005－6629(2008)08－0068－03中圖分類號：G633.

2007年10月24日18時05分，我國首顆探月衛星“嫦娥一號”在西昌衛星發射中心發射升空成功。千古流傳的“嫦娥奔月”神話，已成為中國人的現實，實現了第一代領導人毛澤東當年立下的“敢上九天攬月”的雄心壯志。

“嫦娥一號”成功運行的關鍵之一、保障能量供給與化學、物理學、電磁學等知識有著緊密的聯系，是2008年高考測試的熱點背景內容。筆者根據相關資料編撰幾道原創試題，供高考復習參考。

閱讀下列有關我國探月工程的信息資料，請回答相關的問題：

探月衛星用長征三號甲(簡稱“長三甲”)運載火箭發射，共有三級，頭兩級用常規燃料四氧化二氮，它是一種有污染性的氮氧化物(沸點21℃左右，很易分解)，第三級用低溫燃料液氫，液氫屬于新一代無污染的火箭燃料。

根據探測月球上將有兩種資源給地球帶來重大貢獻：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太陽能電池板，獲得豐富而穩定的太陽能。二是月球礦藏資源豐富，尤其是富含核聚變燃料氦-3。氦-3主要來源于太陽風，而地球上非常缺乏。據估計，月球土壤里含有大約100萬噸至500萬噸氦-3，10噸氦-3所發的電就可以滿足我國一年的用電量。

1 探測月球表面氦－3鏈接同位素

例1. 利用核聚變發電，3He是最清潔最安全的理想物質，地球上氦元素主要以4He形式存在， 3He僅有15噸左右。而月球上的3He有數百萬噸之多， 可供全世界開采500年。下列說法正確的是()

①3He、4He的化學性質基本相同②3He、4He具有相同的中子數③3He核聚變是化學變化

④3He液化是物理變化⑤3He、4He形成的晶體類型，所含化學鍵不同⑥3He、4He組成的氣體單質，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及含義。原子性質主要由最外層電子數決定，同位素在周期表中位置相同，化學性質基本相同，①正確；中子數等于質量數減去質子數，二者中子數不同，②錯誤；化學變化指原子核不變，核外電子排布變化，原子是化學變化中最小粒子，核聚變是物理變化，③錯誤；液化指氣態變成液態，狀態變化是物理變化，④正確；稀有氣體單質是單原子分子，靠分子間作用力形成分子晶體，不存在化學鍵，⑤錯誤；同條件下，氣體密度之比等于相對分子質量之比，⑥正確。答案：B。

評析：同位素是中學化學中的重要概念，也是高考考查重點。本題通過同位素在周期表中位置，核查同學們對物理變化、化學變化、原子結構、稀有氣體晶體結構等基本概念的掌握情況。同位素的化學性質幾乎相同，物理性質不同。化學變化斷裂化學鍵，原子重新組合，原子核沒有變化。

2 由火箭燃料鏈接熱化學方程式

例2.“嫦娥一號”使用燃料之一是液氫。液氫燃料作為清潔能源，在許多領域有了廣泛的應用。已知：①H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)，△H1=a kJ·mol-1； ②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)，△H2=b kJ·mol-1； ③H2(g)+1/2O2(g) H2O(l)， △H3=c kJ·mol-1； ④2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)，△H4=d kJ·mol-1；下列關系正確的是（ ）

A.a＜c＜0B.b＞d＞0

C.2a=b＜0D.2c=d＞0

解析：本題考查燃燒熱概念及熱化學方程式書寫。在給出4個熱化學方程式中，b=2a，d=2c。由于從氣態水轉化成液態水要放出熱量，又由于反應均為放熱反應，a、b、c、d均小于0故只有c正確。

評析：熱化學是高考重點內容之一。燃燒熱、中和熱是熱化學中的基本概念。

3 物質的物理性質、三態變化鏈接吸熱、放熱反應

例3:“嫦娥一號”的燃料是液態氫，助燃劑為液態氧。它們的物理性質如下：

下列判斷正確的是（ ）

A.液氫、液氧滴在皮膚上，會灼燒皮膚

B.相同條件下降低溫度，液氫比液氧先液化

C.氧氣與氫氣的沸點差異，與它們的相對分子質量大小有關

D. 液氧比液氫更容易揮發

解析：本題考查物質三態變化特點及其性質。液氫和液氧氣化時要吸收大量熱量，A錯；氣體沸點越高，恒壓降溫時越容易液化，氧氣沸點高于氫氣，故相同條件下，氧氣先液化，B錯；氫氣和氧氣都是雙原子分子，且都是非極性分子，氧氣相對分子質量比氫氣量大，氧氣分子間作用力亦比氫氣大，所以氧氣比氫氣容易液化，C正確；液氫沸點比液氧的低，沸點越低，越容易揮發，D錯。

評析：物質的物理性質、物質三態變化與吸熱、放熱關系等均是《高考大綱》要求考查的內容，本題以數據表格形式給出氫氣和氧氣的物理性質，考查學生對數據的處理能力。

4 新型材料的鏈接

例4.“嫦娥一號”衛星進入距地面80公里至40公里的大氣層時，是氣動加熱 最嚴重的一段，衛星表面溫度高達千攝氏度以上，像一團大火球。為了防止衛星表面溫度過高，可在衛星表面涂上一種特殊的化學物質，推測該物質最可能具有的性質是( )

A.導熱性能好、熔點高、熱量大

B.高溫下可分解或“燃燒”時汽化

C.良好的熱穩定性

D.較強的還原性，易燃燒

解析：本題考查特殊材料的性質。衛星表面的涂料主要作用是防止表面溫度過高而引起衛星燃燒，故必須具有吸熱、散熱和分解作用。特殊材料經分解或汽化而使表面溫度降低，所以B正確。

評析：新型材料是社會進步的關鍵，高考十分重視新材料的考查。本題把新材料與性質聯系起來，理解特殊材料的價值。

5 安全生產的鏈接

例5.“嫦娥一號”升空前加注液氫液氧也是一個險象環生的過程。因為超低溫的燃料(如液氫)在空氣中揮發后，濃度積累到一定的程度時，有可能導致爆炸。一粒米從一米高的地方掉到地上所產生的能量，就足以引爆液氫！已知氫氣在氧氣中爆炸濃度（氣體體積比）為4.1%～95%，則發生爆炸最劇烈的空氣中氫氣體積分數是( )

A.33.3%B.42.0%

C.29.6%D.21%

解析：本題考查有關氣體體積分數計算。2H2+O2 2H2O， V(H2)︰V(O2)=2︰1時，爆炸最劇烈。空氣中氧氣體積分數為21%，取V（H2）=2L，V（空氣）=1L/21%=4.76L， H2%=[2L/（2L+4.76L）]×100%=29.6%。答案為C。

評析：實驗安全是《高考大綱》新增的內容，本題以氫氣在空氣中爆炸極限為載體考查有關氣體體積分數計算，引導備考安全知識。

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“長征三甲”火箭發射的優良炸藥，下列說法正確的是( )

A．H、D、T之間互稱同素異形體

B.這三個鋰化物均是共價化合物

C.LiH、LiD、LiT摩爾質量之比為1︰2︰3

D.它們都是強還原劑

解析：H、D、T之間互為同位素，A錯；氫化鋰是離子化合物，B錯；LiH、LiD、LiT摩爾質量之比為8︰9︰10，C錯；氫化鋰中，氫是陰離子，在化學反應中它的化合價能升高，可作為還原劑。D正確。

評析：同位素、同素異形體，同分異構體、物質的量、化合物類型、氧化還原反應概念等都是高考重點考查內容。本題以金屬氫化物為載體對以上概念綜合考查。

練習鏈接：

1.氦-3元素原子核中質子數為2，中子數為1，下列有關氦-3元素的說法正確的是( )

A.原子核外電子數為3 B.原子的核電荷數為3

C.相對原子質量為3D.氦為非金屬元素

2.火箭常規燃料四氧化二氮是一種強腐蝕的有毒氣體，其化學式為____，其中氮元素化合價為____。常溫下容易轉變成二氧化氮，將發生_____（選填“物理”或“化學”）變化。

3.二氧化氮易溶于水，與水反應生成硝酸和一氧化氮，請寫出發生的化學方程式：_______。

如果加注火箭燃料四氧化二氮時，發生輕微的泄漏，你認為應該采取的安全保護措施是______

4.加注液態燃料液氫，為了防止結霜結冰，用稀有氣體吹火箭和燃料管道的接口，由于液氫具有良好的____性，故需選用化學性質____（選填“活潑”或“不活潑”）的氣體作為保護氣，以確保加注燃料的安全。

答案：1. C。

2.N2O4，+4價，化學(變化)

3.3NO2+H2O 2HNO3+NO， 用水稀釋

4.可燃(性)，不活潑

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