2025版新教材高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)研究與實(shí)踐1了解火箭推進(jìn)劑學(xué)生用書新人教版選擇性必修1

探討與實(shí)踐1了解火箭推動(dòng)劑【探討目的】火箭推動(dòng)劑在航天和軍事等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。通過查閱資料，了解火箭推動(dòng)劑的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢(shì)，感受火箭推動(dòng)劑的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)進(jìn)步的促進(jìn)作用，體會(huì)化學(xué)反應(yīng)中能量變更的重要價(jià)值?！鹃喿x材料】材料一了解火箭推動(dòng)劑的發(fā)展歷史火箭燃料發(fā)展歷史按火箭的第一級(jí)燃料分為4代。第1代：火藥，就像節(jié)日放的沖天炮，人工降雨用的小火箭。第2代：燃料：偏二甲肼。氧化劑是四氧化二氮。特點(diǎn)：技術(shù)成熟，價(jià)格低廉，但是有劇毒。第3代：燃料：煤油。氧化劑是液態(tài)氧。特點(diǎn)：無毒，性能高，燃料密度高，火箭直徑比較小，技術(shù)成熟，價(jià)格低廉。第4代：燃料：液態(tài)氫。氧化劑是液態(tài)氧。特點(diǎn)：無毒，性能奇高。材料二了解我國(guó)目前常用的火箭推動(dòng)劑的類型、成分和特點(diǎn)目前，火箭推動(dòng)劑主要有三種類型：液體推動(dòng)劑、固體推動(dòng)劑和混合型推動(dòng)劑。(1)液體推動(dòng)劑液體推動(dòng)劑，比較常用的有：四氧化二氮—肼類(偏二甲肼，一甲基肼，肼)，液氧—煤油，液氫—液氧等。四氧化二氮—肼類推動(dòng)劑被廣泛運(yùn)用，特點(diǎn)是可在室溫下儲(chǔ)存，技術(shù)成熟，牢靠性高。但其燃燒效率比較低且有毒污染環(huán)境。液氧—煤油推動(dòng)劑作為常溫推動(dòng)劑，運(yùn)用便利，平安性好，且價(jià)格便宜。液氫—液氧推動(dòng)劑這種組合是當(dāng)前最有潛力的組合，其燃燒效率很高，清潔無污染。但是價(jià)格昂貴，儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加注、發(fā)動(dòng)機(jī)制造都要求更高。(2)固體推動(dòng)劑固體推動(dòng)劑是燃料和氧化劑的混合體。固體推動(dòng)劑有聚氨酯、聚丁二烯、端羥基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。固體推動(dòng)劑火箭主要的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，成本相對(duì)較低，運(yùn)用特殊平安，瞬間的爆發(fā)推力巨大，缺點(diǎn)是推力無法調(diào)整并且推動(dòng)效率低。(3)混合推動(dòng)劑混合推動(dòng)劑是液體和固體推動(dòng)劑的混合體。它能夠像液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)那樣進(jìn)行推力調(diào)整，系統(tǒng)比較簡(jiǎn)潔。但混合推動(dòng)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃速低，燃燒不勻整，效率低。材料三火箭推動(dòng)劑的發(fā)展趨勢(shì)——綠色推動(dòng)劑隨著航天技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類航天事業(yè)蓬勃發(fā)展，在當(dāng)前環(huán)保壓力和經(jīng)濟(jì)效益的雙重背景下，提出了綠色推動(dòng)劑的概念。所謂綠色推動(dòng)劑，其主要界定標(biāo)準(zhǔn)有：(1)生產(chǎn)原料平安無毒，生產(chǎn)運(yùn)輸過程中不對(duì)人員和環(huán)境造成危害；(2)生產(chǎn)過程不產(chǎn)生有害物質(zhì)，燃燒反應(yīng)無毒無害，可回收再利用?！舅妓髋c探討】通過探討，同學(xué)們得到什么啟示？提示：通過探討，我們可以感受到火箭推動(dòng)劑的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步起到巨大的推動(dòng)作用，體會(huì)到化學(xué)反應(yīng)中能量變更的重要價(jià)值，更加堅(jiān)決我們學(xué)好化學(xué)的信念。跟｜蹤｜訓(xùn)｜練1.目前火箭推動(dòng)劑中較普遍的組合是肼(N2H4)和N2O4，兩者反應(yīng)生成N2和水蒸氣，回答下列問題：①2O2(g)＋N2(g)=N2O4(l)ΔH1＝＋8.7kJ·mol－1②N2(g)＋2H2(g)=N2H4(l)ΔH2＝＋50.6kJ·mol－1③O2(g)＋2H2(g)=2H2O(g)ΔH3＝－483.6kJ·mol－1(1)則N2H4和N2O4反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2N2H4(l)＋N2O4(l)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1077.1kJ·mol－1。(2)N2H4和N2O4可作為火箭推動(dòng)劑的主要緣由為_聯(lián)氨和N2O4反應(yīng)釋放出大量熱、產(chǎn)物無污染、產(chǎn)生大量氣體等__。(3)試用化學(xué)反應(yīng)能量圖表示該反應(yīng)過程中能量的變更。答案：(4)已知相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表所示：化學(xué)鍵N—HN—NN≡NO—HE/(kJ·mol－1)390190946460則使1molN2O4(g)分子中化學(xué)鍵完全斷裂時(shí)須要吸取的能量是_1_940.9__kJ。(5)有人認(rèn)為若用氟氣代替四氧化二氮作氧化劑，反應(yīng)釋放的能量更大(兩者反應(yīng)生成氮?dú)夂头瘹錃怏w)。已知：Ⅰ.N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534.0kJ·mol－1Ⅱ.eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)F2(g)=HF(g)ΔH＝－269.0kJ·mol－1Ⅲ.H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－242.0kJ·mol－1①請(qǐng)寫出肼和氟氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：N2H4(l)＋2F2(g)=N2(g)＋4HF(g)ΔH＝－1126.0kJ·mol－1。②盡管氟氣與肼反應(yīng)釋放的能量更大，但是氟氣至今未被應(yīng)用在火箭上，主要的緣由是_氟和氟化物有很高的毒性__。(6)通過查閱資料，說明肼作推動(dòng)劑的缺點(diǎn)主要有哪些？答案：劇毒、熱穩(wěn)定性比較差。解析：(1)依據(jù)蓋斯定律，由③×2－②×2－①得：2N2H4(l)＋N2O4(l)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1077.1kJ·mol－1。(4)假設(shè)1molN2O4(g)分子中化學(xué)鍵完全斷裂時(shí)須要吸取的能量為xkJ，ΔH＝2×(190kJ＋390kJ×4)＋xkJ－946kJ×3－460kJ×8＝－1077.1kJ，解得x＝1940.9。(5)依據(jù)蓋斯定律，由①＋②×4－③×2得：N2H4(l)＋2F2(g)=N2(g)＋4HF(g)ΔH＝－1126.0kJ·mol－1。2．在放射“神舟”十一號(hào)的火箭推動(dòng)器中裝有肼(N2H4)和過氧化氫，當(dāng)兩者混合時(shí)即產(chǎn)生氣體，并放出大量的熱。(1)已知下列各物質(zhì)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：Ⅰ.N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－533.23kJ·mol－1Ⅱ.H2O(g)=H2O(l)ΔH2＝－44kJ·mol－1Ⅲ.2H2O2(l)=2H2O(l)＋O2(g)ΔH3＝－196.4kJ·mol－1則聯(lián)氨與過氧化氫反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可表示為N2H4(g)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－641.63kJ·mol－1。(2)此反應(yīng)用于火箭推動(dòng)，除釋