21. (2025·福建厦门模拟)发展新质生产力的关键是科技创新。
(1)航空航天领域新飞跃。
①新一代运载火箭成功运用液氧、煤油发动机。石油分馏可得到煤油，石油属于(填“可再生”或“不可再生”)能源，石油分馏属于(填“物理”或“化学”)变化；液氧在火箭发射过程中的作用是。
②近期，可满足森林灭火和水上救援的“鲲龙”民用水陆两栖飞机顺利完成生产试飞。飞机发动机常采用“雾化”的方式吸入燃油，这样做的优点是，飞机汲水灭火利用的主要灭火原理是。
③芳纶$[(C_{14}H_{10}N_{2})_{n}]$是被广泛应用于航空航天工业的一种新材料，其中氢元素和氮元素的质量比为(填最简整数比)。
(2)人工智能需要高算力硅芯片。某制取粗硅的反应可表示为$SiO_{2} + 2C\xlongequal{高温}Si + 2X↑$，则$X$的化学式是，在该反应中，体现了碳具有的性质是。近年来，科学家发现用石墨烯代替硅，可提高电子芯片的性能，石墨烯是一种单层碳原子晶体，与金刚石物理性质存在较大差异，从微观角度分析其原因是。
(3)我国北部湾海域的涠洲 10 - 5 油气田获得高产油气流，日产天然气约 37 万立方米。
①甲烷是天然气的主要成分，它在充足的氧气中完全燃烧的化学方程式是。
②$CH_{4}$与$CO_{2}$在催化剂作用下可得到$CO$和$H_{2}$，已知催化剂表面积越大，催化效果越好。反应过程如图 1 所示，在催化剂表面发生的反应可分为以下 2 步(图 2)：

据上图分析，反应一段时间后，催化剂的催化效果降低的原因是，可在原料气中增加适量的气体以有效缓解上述问题。
③家用天然气灶使用时要注意安全，如果燃气一旦泄漏，遇到明火就可能发生爆炸，发生爆炸的原因是。

21. (1)①不可再生 物理 助燃或支持燃烧 ②增大了可燃物与氧气的接触面积,使燃料燃烧更充分 降温至可燃物的着火点以下 ③$5:14$ (2)CO 还原性 碳原子的排列方式不同 (3)①${CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$ ②催化剂表面积碳 二氧化碳 ③大量天然气中的可燃性气体分子和氧气分子同时接触,反应瞬间放出大量的热,气体的体积在有限的空间里急剧膨胀
点拨:(1)①石油是一种化石能源,在短期内得不到补充,属于不可再生能源,石油分馏的过程中没有新物质生成,属于物理变化;液氧在火箭发射过程中的作用是助燃或支持燃烧。②飞机发动机常采用“雾化”的方式吸入燃油,这样做的优点是增大了可燃物与氧气的接触面积,使燃料燃烧更充分,飞机汲水灭火利用的灭火原理是降温至可燃物的着火点以下。③芳纶$[({C_{14}H_{10}N_{2}})_{n}]$中,氢元素和氮元素的质量比为$(1×10n):(14×2n)=5:14$。
(2)由质量守恒定律可知,化学反应前后原子的种类及其数目不变,X 的化学式为 CO;在该反应中,碳得到氧,体现了碳具有的性质是还原性;近年来,科学家发现用石墨烯代替硅,可提高电子芯片的性能,石墨烯是一种单层碳原子晶体,与金刚石物理性质存在较大差异,从微观角度分析其原因是碳原子的排列方式不同。(3)①在点燃的条件下,甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水。②从反应过程图以及题目信息来看,因为反应会生成碳,这些碳会附着在催化剂表面,即催化剂表面积碳,从而导致催化剂的催化效果降低,C 和${CO_{2}}$一定条件反应生成 CO,所以在原料气中加入适量的二氧化碳气体,可以消耗附着在催化剂表面的碳。③使用天然气灶时一定要注意安全,如果天然气一旦泄漏,遇到明火就可能发生爆炸。从微观角度分析发生爆炸的原因是:大量天然气中的可燃性气体分子和氧气分子同时接触,反应瞬间放出大量的热,气体的体积在有限的空间里急剧膨胀。