中考题：中国超级火箭完美升空 我国“长征系列”运载火箭燃料的秘密

【我命中考题】
中国超级火箭完美升空
湖北省石首市文峰中学刘涛
【新闻背景】2019年12月27日，我国目前起飞规模最大、技术跨度最大、运载能力最强的大型运载火箭“长征五号”于海南文昌发射场发射升空。

主发动机均采用无毒无污染的推进技术，芯级发动机采用液氢液氧，助推器采用高压补燃液氧煤油发动机，赋予中国运载火箭“绿色环保”的新名片。

长征五号系列运载火箭将担负起中国载人空间站、探月工程第三期、首次火星探测等重大航天发射任务。

采用高效、低毒的液氧＋煤油替代常规的肼类燃料，是世界航天推进技术的发展趋势。

【中考题原创】
1．国际研究小组利用阳光、水和二氧化碳生产液态的碳氢化合物，可用来制造出航空煤油。

下列有关这项新技术的说法中不正确的是（）
A．该项技术为CO2的利用创造了一种新途径
B．反应前后，分子种类没有改变
C．反应前后，碳、氢、氧原子的数目与种类都没有发生改变
D．两种反应物均为化合物
2．航空煤油主要用作航空涡轮发动机的燃料，航空煤油中含有难闻臭味的噻吩，噻吩（用
X表示）在空气中充分燃烧时的化学方程式可表示为：X＋6O2 点燃
4CO2＋SO2＋2H2O。

则
噻吩X的化学式为（）
A．CH4S B．C2H6S C．C4H4S D．C6H6S
3．我国是世界首个将煤基煤油应用到航天领域的国家，对满足我国航天工业燃料需求，拓宽航天燃料供给具有深远意义。

⑴航天煤油可由优质的（填“煤”“石油”或“天然气”）分离而来的产品，这是利用其中各成分的不同进行分离。

⑵我国适合炼制航天煤油的石油非常少。

目前已经实现通过煤的液化制取优质航天煤油，由煤炭制取航天煤油发生的是（填“物理”或“化学”）变化。

⑶以煤炭为原料制得的煤基航天煤油，其分子式可用CH3（CH2）n CH3来表示（式中n＝8～16），航天煤油是由多种（填“有机”或“无机”）化合物组成的混合物。

⑷航天煤油被称为无毒清洁燃料，若用C12H26表示煤油的组成，写出液氧和煤油在火箭燃烧的化学方程式为。

⑸我国成为全球第二个掌握高压补燃循环液氧煤油发动机核心技术的国家，性能达到了国际先进水平。

请阐述液氧煤油的优点（至少一点）为。

4．长征五号又称为“冰箭”，大推力氢氧发动机燃烧液氢和液氧，不同于目前常规火箭使用的化学燃料，是火箭发动机技术发展的趋势之一。

⑴液氧在一定条件下变成氧气，下列有关该变化的说法中不正确的是（填序号）
①物质的化学保持不变；②变化过程中物质吸收能量；③分子间的距离增大相同；④由单个原子变成了分子；⑤发生了化学变化。

⑵氢气被誉为未来最理想的气体能源之一，大量制取氢气最理想的途径是（填序号）A．利用太阳能分解水B．由热电站提供电力电解水
C．用煤和水蒸气反应生产氢气D．用锌和稀硫酸反应制取氢气
⑶有科学家预言，氢能将成为21世纪的主要能源，应用前景非常广阔，但除了先要解决制备氢气的能耗问题之外，还必须解决的问题是。

⑷采用液氢和液氧作推进剂，这是利用它们能迅速反应，并放出大量热，请写出氢气与氧气反应的化学方程式为，反应的现象为，该反应的基本类型是。

参考答案：
1～2．D、B；
3．⑴石油；沸点；⑵化学；⑶有机；⑷2C12H26＋37O212CO2＋26H2O；⑸①经济环保无污染，易于存贮和运输；②可靠性高，可重复使用；③性能高，推力大。

4．⑴⑤；⑵A；⑶储存和运输不方便；⑷2H2+ O22H2O；发出淡蓝色火焰，放出热量，生成水；化合反应。

【教学资源】
我国“长征系列”运载火箭燃料的秘密
我国航天计划将实施载人航天工程、未来的空间站建设、探月三期工程，都需通过“长征”系列运载火箭才能完成发射任务。

长征系列运载火箭是我国自行研制的航天运输工具，运载火箭的保障是所有航天活动的第一步。

我国长征系列运载火箭发射时要使用哪些燃料？
电视现场直播“天宫二号”发射升空追月的实况（见图一），长征运载火箭尾部拖着橘黄色的壮观火焰，产生巨大的推力，腾空而起，成功送达预定轨道。

运载火箭通常使用液态（或固体）燃料，具有便于制取、能量高、推力强劲和易控制等显著优点。

偏二甲肼是目前世界上最普遍使用的火箭燃料，我国“长征”系列运载火箭的第一、二级燃料多数采用偏二甲肼（C2H8N2）和四氧化二氮（N2O4）的“二元推进剂”，在点燃时偏二甲肼和四氧化二氮发生剧烈的反应，生成氮气、水和二氧化碳，反应时的化学方程式为
C2H8N2＋2N2O43N2＋4H2O＋2CO2，以热气流高速向后喷出，产生巨大的反作用力定向飞行。

对此可发现：可燃物燃料时不一定需要氧气助燃。

偏二甲肼是一种有毒、有腐蚀性的油状液体，因此燃料加注要控制在火箭发射窗口期前24小时左右进行，采取安全的措施分别有：加注时要求严格检查仪器的气密性，完全密封防止泄露，正确使用防毒面具和防护服，严防静电和雷电，禁止携带使用火种和手机，用水稀释周围大气，尾气排放应达到国家排放标准等。

中国自主研制新一代重型运载火箭“冰箭”（见图二），采用无毒、无污染、高性能的冷藏液氧液氢低温燃料，我国成为世界上第三个掌握控制液态氢技术的国家。

液氢与液氧在火
箭发动机内迅速发生化合反应，化学方程式为2H2+ O2 2H2O，生成唯一产物为水，并放出大量热，环保没有污染，完全符合“绿色化学”的要求。

使用高效、低毒的液氧煤油火箭燃料替代常规的肼类燃料，是世界航天推进技术的发展趋势。

中国航天科技集团已点火热试车获得圆满成功，对于我国航天工业战略意义重大。

我国成为世界上第二个掌握高压补燃循环液氧煤油发动机核心技术的国家。

我国“长征”五号和七号运载火箭使用120吨级液氧煤油火箭发动机，采用世界上最先进的高压补燃循环系统，其推力比现有“长征”系列运载火箭提高60%，运载能力是原来的三倍左右。

煤油作为常温推进剂，可实现来源广泛、高能量特性、廉价环保、可重复使用、可靠性高、大范围推力调节等突出优势，将为我国空间站建设、载人登月和深空探测提供技术支撑。

浩瀚星辰，征途漫漫。

中国航天探索的征程将会迈向更遥远、深邃的太空，自主研发大幅度提升我国运载火箭的航天运输能力，不久的未来，我国运载火箭的整体水平将真正进入与美俄争夺太空资源和国际市场的航天航空新时代。