高中化學(xué)新教材同步選擇性必修第一冊 第1章 研究與實踐 了解火箭推進劑（同步講義）

研究與實踐了解火箭推進劑研究目的火箭推進劑在航天和軍事等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。通過查閱資料，了解火箭推進劑的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢，感受火箭推進劑的發(fā)展對人類社會進步的促進作用，體會化學(xué)反應(yīng)中能量變化的重要價值。閱讀材料材料一了解火箭推進劑的發(fā)展歷史火箭燃料發(fā)展歷史按火箭的第一級燃料分為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：技術(shù)成熟，價格低廉，但是有劇毒。第3代：燃料：煤油。氧化劑是液態(tài)氧。特點：無毒，性能高，燃料密度高，火箭直徑比較小，技術(shù)成熟，價格低廉。第4代：燃料：液態(tài)氫。氧化劑是液態(tài)氧。特點：無毒，性能奇高。材料二了解我國目前常用的火箭推進劑的類型、成分和特點目前，火箭推進劑主要有三種類型：液體推進劑、固體推進劑和混合型推進劑。(1)液體推進劑液體推進劑，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－肼類推進劑被廣泛使用，特點是可在室溫下儲存，技術(shù)成熟，可靠性高。但其燃燒效率比較低且有毒污染環(huán)境。液氧－煤油推進劑作為常溫推進劑，使用方便，安全性好，且價格便宜。液氫－液氧推進劑這種組合是當前最有潛力的組合，其燃燒效率很高，清潔無污染。但是價格昂貴，儲存、運輸、加注、發(fā)動機制造都要求更高。(2)固體推進劑固體推進劑是燃料和氧化劑的混合體。固體推進劑有聚氨酯、聚丁二烯、端羥基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。固體推進劑火箭主要的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本相對較低，使用非常安全，瞬間的爆發(fā)推力巨大，缺點是推力無法調(diào)節(jié)并且推進效率低。(3)混合推進劑混合推進劑是液體和固體推進劑的混合體。它能夠像液體火箭發(fā)動機那樣進行推力調(diào)節(jié)，系統(tǒng)比較簡單。但混合推進劑火箭發(fā)動機的燃速低，燃燒不均勻，效率低。材料三火箭推進劑的發(fā)展趨勢——綠色推進劑隨著航天技術(shù)的不斷進步，人類航天事業(yè)蓬勃發(fā)展，在當前環(huán)保壓力和經(jīng)濟效益的雙重背景下，提出了綠色推進劑的概念。所謂綠色推進劑，其主要界定標準有：(1)生產(chǎn)原料安全無毒，生產(chǎn)運輸過程中不對人員和環(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。結(jié)果與討論通過研究，我們可以感受到火箭推進劑的發(fā)展對人類社會的發(fā)展和進步起到巨大的推動作用，體會到化學(xué)反應(yīng)中能量變化的重要價值，更加堅定我們學(xué)好化學(xué)的信心。1．N2H4是一種高效清潔的火箭燃料。0.25molN2H4(g)完全燃燒生成氮氣和氣態(tài)水時，放出133.5kJ熱量。則下列熱化學(xué)方程式中正確的是()A.eq\f(1,2)N2H4(g)＋eq\f(1,2)O2(g)eq\f(1,2)N2(g)＋H2O(g)ΔH＝＋267kJ·mol－1B．N2H4(g)＋O2(g)N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534kJ·mol－1C．N2H4(g)＋O2(g)N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋534kJ·mol－1D．N2H4(g)＋O2(g)N2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－133.5kJ·mol－1答案B解析該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A、C錯誤；0.25molN2H4(g)完全燃燒生成氮氣和氣態(tài)水，放出133.5kJ熱量，則1molN2H4(g)完全燃燒生成氮氣和氣態(tài)水放出熱量為534kJ，B項正確，D項錯誤。2．火箭推進器中盛有強還原劑液態(tài)肼(N2H4)和強氧化劑液態(tài)雙氧水，當它們混合反應(yīng)時，即產(chǎn)生大量氮氣和水蒸氣，并放出大量熱。已知0.4mol液態(tài)肼與足量液態(tài)雙氧水反應(yīng)，生成氮氣和水蒸氣，放出256kJ的熱量。(1)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：。(2)又已知H2O(l)H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1，則16g液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水反應(yīng)生成液態(tài)水時放出的熱量是kJ。(3)此反應(yīng)用于火箭推進，除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有一個很大的優(yōu)點是。答案(1)N2H4(l)＋2H2O2(l)N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－640kJ·mol－1(2)408(3)產(chǎn)物不會造成環(huán)境污染3．(1)已知肼(N2H4)是一種高能燃料，將16g氣態(tài)肼在氧氣中燃燒，生成氮氣和水蒸氣，放出267kJ熱量，試寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：