跨学科实践活动 10 调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用
项目学习目标
通过我国神舟系列飞船，了解我国航天前沿科技，认识航天飞船、航天服中使用的新技术、新材料。了解有机高分子材料等在生活中的应用，体会有效使用科学技术以及合作、协同、创新解决问题的重要性。
项目学习内容
项目活动一 了解新材料在航天科技中的应用
舱外航天服包括航天服本体和测控通信系统。
1. 隔热层采用喷涂铝膜的聚酯薄膜制成，铝膜属于(填“合成”或“金属”)材料，航天员舱外航天服使用的聚氨酯橡胶是(填“隔热”或“导热”)材料。
2. 外防护层是由特殊纺织面料制成的，可以防止微陨石的撞击，这层特殊的纺织面料具有的特性有。
3. 为满足航天器在轨运行时的设备温度控制要求，使用了许多新科技，如：石墨烯导热索技术。石墨烯是一种由碳原子堆积成单层结构的新材料，其化学式为。石墨烯与石墨的物理性质不同，其微观原因是。
项目活动二 了解新型能源在航天科技中的应用
神舟十八号飞船发射选用偏二甲肼(${C_{2}H_{8}N_{2}}$)和四氧化二氮(${N_{2}O_{4}}$)组成双元动力推进剂，返回舱返回时的动力来自液氢和液氧。
1. 四氧化二氮(${N_{2}O_{4}}$)中，氮元素的化合价为。
2. 偏二甲肼和四氧化二氮反应后除生成氮气外，还有另外两种没有污染的氧化物，请推测另外两种生成物可能是(填化学式)，该反应过程(填“吸收”或“放出”)热量。
3. 返回舱中的氢氧发动机具有二次启动的能力，写出液氢和液氧发生反应的化学方程式：。氢气被认为是最理想的清洁燃料，理由是。
4. 太空舱使用锂电池。${Li}$可以通过${Al}$与${Li_{2}O}$在高温下发生置换反应得到，该反应的化学方程式为。
5. 中国空间站的能量主要来自柔性太阳电池翼，可将能转化为。电池翼材料的生产过程中涉及化学反应：${As_{2}O_{3} + 3C\xlongequal{高温}2As + 3X↑}$，其中${X}$的化学式是。太阳能电池板需要使用铝合金箔片，铝合金能加工成箔片是利用了金属的。太空的强辐射严重威胁电池翼的使用寿命，为保护电池翼，延长其使用寿命，你的建议是。
项目活动三 展望太空探测领域的新材料
中国某研究团队受“弓弩”等结构启发，研制出一种名为“碳弹簧”的新型碳材料，被认为是制造智能磁性材料的理想原料，有望用于外太空探测。
1. 古代弓弩一般使用多层竹、木片制作，竹的主要成分是纤维素，纤维素属于(填字母)。
A. 蛋白质
B. 糖类
C. 油脂
D. 维生素
2. “碳弹簧”由多孔碳材料制作而成，碳元素能组成多种碳单质，它们的物理性质存在较大差异的原因是。
3. ${CoFe_{2}O_{4}}$也是制造智能磁性材料的原料之一，已知${CoFe_{2}O_{4}}$中铁元素的化合价为$+3$价，则钴(${Co}$)元素的化合价为。钴在元素周期表中的信息如图，你能得到的一条信息是。
4. 发射外太空探测设备最理想的燃料是液态氢。实验室可通过电解水的方法制取氢气，反应的化学方程式为，该反应属于(填反应类型)。
项目总结
通过这次项目性探究，同学们认识到我国不断发展的新材料、新工艺、新技术，不仅提高了生产力，还极大地推动了人类社会的进步。

项目活动一 1. 金属 隔热 2. 强度大、耐撞击、韧性好(合理即可) 3. C 碳原子的排列方式不同
项目活动二 1. +4 价 2. H₂O、CO₂ 放出 3. 2H₂ + O₂ $\xlongequal{点燃}$ 2H₂O 氢气燃烧的产物是水，对环境无污染 4. 2Al + 3Li₂O $\xlongequal{高温}$ 6Li + Al₂O₃ 5. 太阳能 电能 CO 延展性 使用抗辐射材料(答案合理即可)
项目活动三 1. B 2. 碳原子的排列方式不同 3. +2 价 钴的原子核内有 27 个质子(合理即可) 4. 2H₂O $\xlongequal{通电}$ 2H₂↑ + O₂↑ 分解反应