第1章第1節(jié)-研究與實(shí)踐-了解火箭推進(jìn)劑-(學(xué)生版)

《2021-2022學(xué)年高二化學(xué)同步精品學(xué)案（新人教版選擇性必修1）》第1章化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第1節(jié)反應(yīng)熱研究與實(shí)踐了解火箭推進(jìn)劑【熱烈祝賀】2021年9月7日11時(shí)01分，長征四號(hào)丙遙四十運(yùn)載火箭在太原衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，成功將高光譜觀測衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，本次發(fā)射的高光譜觀測衛(wèi)星投入使用后可對(duì)內(nèi)陸水體、陸表生態(tài)環(huán)境、蝕變礦物、農(nóng)作物、森林植被等地物目標(biāo)，以及大氣污染氣體、溫室氣體、PM2.5等環(huán)境和氣象要素進(jìn)行全球、長期、定量和綜合觀測，有效提升我國高光譜綜合觀測能力。該系列火箭各級(jí)全部使用四氧化二氮和偏二甲阱作推進(jìn)劑?！狙芯磕康摹炕鸺七M(jìn)劑在航天和軍事等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。通過查閱資料，了解火箭推進(jìn)劑的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢，感受火箭推進(jìn)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)中能量變化的重要價(jià)值。【研究任務(wù)】（1）了解火箭推進(jìn)劑的發(fā)展歷史（2）了解我國目前常用的火箭推進(jìn)劑的類型、成分和特點(diǎn)（3）火箭推進(jìn)劑的發(fā)展趨勢——綠色推進(jìn)劑【結(jié)果與討論】（1）選取自己感興趣的方向進(jìn)行研究并撰寫研究報(bào)告，與同學(xué)交流和討論（2）通過研究，同學(xué)們得到什么啟示？【理論與應(yīng)用】目前火箭推進(jìn)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________________________________。（2）N2H4和N2O4可作為火箭推進(jìn)劑的主要原因?yàn)開____________________________。（3）試用化學(xué)反應(yīng)能量圖表示該反應(yīng)過程中能量的變化。（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)需要吸收的能量是________。（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請寫出肼和氟氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________________________。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，主要的原因是。（6）通過查閱資料，說明肼作推進(jìn)劑的缺點(diǎn)主要有哪些？【拓展延伸】其它的火箭推進(jìn)劑組合（1）在發(fā)射“神舟”十一號(hào)的火箭推進(jìn)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。②此反應(yīng)用于火箭推進(jìn)，除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是________。（2）“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星使用液態(tài)四氧化二氮和液態(tài)偏二甲肼(C2H8N2)作推進(jìn)劑。N2O4與偏二甲肼燃燒產(chǎn)物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，并放出大量熱，已知10.0g液態(tài)偏二甲肼與液態(tài)四氧化二氮完全燃燒可放出425kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________________________。（3）液氫液氧——火箭燃料的皇冠，2020年12月22日，我國自主研制的新一代中型運(yùn)載火箭長征八號(hào)首次飛行試驗(yàn)，該火箭采用無毒無污染推進(jìn)劑，以液氫、液氧為推進(jìn)劑，燃燒后生成的是水，真正實(shí)現(xiàn)了無毒無污染零排放，是一支環(huán)保“綠箭”。已知：①H2(g)=H2(l)ΔH＝－0.92kJ·mol－1②O2(g)=O2(l)ΔH＝－6.84kJ·mol－1③H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44.0kJ·m