2025版新教材高中化学第1章化学反应的热效应研究与实践1了解火箭推进剂学生用书新人教版选择性必修1

探讨与实践1了解火箭推动剂【探讨目的】火箭推动剂在航天和军事等领域具有广泛应用。通过查阅资料，了解火箭推动剂的发展历史、现状及趋势，感受火箭推动剂的发展对人类社会进步的促进作用，体会化学反应中能量变更的重要价值。【阅读材料】材料一了解火箭推动剂的发展历史火箭燃料发展历史按火箭的第一级燃料分为4代。第1代：火药，就像节日放的冲天炮，人工降雨用的小火箭。第2代：燃料：偏二甲肼。氧化剂是四氧化二氮。特点：技术成熟，价格低廉，但是有剧毒。第3代：燃料：煤油。氧化剂是液态氧。特点：无毒，性能高，燃料密度高，火箭直径比较小，技术成熟，价格低廉。第4代：燃料：液态氢。氧化剂是液态氧。特点：无毒，性能奇高。材料二了解我国目前常用的火箭推动剂的类型、成分和特点目前，火箭推动剂主要有三种类型：液体推动剂、固体推动剂和混合型推动剂。(1)液体推动剂液体推动剂，比较常用的有：四氧化二氮—肼类(偏二甲肼，一甲基肼，肼)，液氧—煤油，液氢—液氧等。四氧化二氮—肼类推动剂被广泛运用，特点是可在室温下储存，技术成熟，牢靠性高。但其燃烧效率比较低且有毒污染环境。液氧—煤油推动剂作为常温推动剂，运用便利，平安性好，且价格便宜。液氢—液氧推动剂这种组合是当前最有潜力的组合，其燃烧效率很高，清洁无污染。但是价格昂贵，储存、运输、加注、发动机制造都要求更高。(2)固体推动剂固体推动剂是燃料和氧化剂的混合体。固体推动剂有聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。固体推动剂火箭主要的优点是结构简洁，成本相对较低，运用特殊平安，瞬间的爆发推力巨大，缺点是推力无法调整并且推动效率低。(3)混合推动剂混合推动剂是液体和固体推动剂的混合体。它能够像液体火箭发动机那样进行推力调整，系统比较简洁。但混合推动剂火箭发动机的燃速低，燃烧不匀整，效率低。材料三火箭推动剂的发展趋势——绿色推动剂随着航天技术的不断进步，人类航天事业蓬勃发展，在当前环保压力和经济效益的双重背景下，提出了绿色推动剂的概念。所谓绿色推动剂，其主要界定标准有：(1)生产原料平安无毒，生产运输过程中不对人员和环境造成危害；(2)生产过程不产生有害物质，燃烧反应无毒无害，可回收再利用。【思索与探讨】通过探讨，同学们得到什么启示？提示：通过探讨，我们可以感受到火箭推动剂的发展对人类社会的发展和进步起到巨大的推动作用，体会到化学反应中能量变更的重要价值，更加坚决我们学好化学的信念。跟｜踪｜训｜练1.目前火箭推动剂中较普遍的组合是肼(N2H4)和N2O4，两者反应生成N2和水蒸气，回答下列问题：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)则N2H4和N2O4反应的热化学方程式为2N2H4(l)＋N2O4(l)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1077.1kJ·mol－1。(2)N2H4和N2O4可作为火箭推动剂的主要缘由为_联氨和N2O4反应释放出大量热、产物无污染、产生大量气体等__。(3)试用化学反应能量图表示该反应过程中能量的变更。答案：(4)已知相关反应的化学键键能数据如下表所示：化学键N—HN—NN≡NO—HE/(kJ·mol－1)390190946460则使1molN2O4(g)分子中化学键完全断裂时须要吸取的能量是_1_940.9__kJ。(5)有人认为若用氟气代替四氧化二氮作氧化剂，反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。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请写出肼和氟气反应的热化学方程式：N2H4(l)＋2F2(g)=N2(g)＋4HF(g)ΔH＝－1126.0kJ·mol－1。②尽管氟气与肼反应释放的能量更大，但是氟气至今未被应用在火箭上，主要的缘由是_氟和氟化物有很高的毒性__。(6)通过查阅资料，说明肼作推动剂的缺点主要有哪些？答案：剧毒、热稳定性比较差。解析：(1)依据盖斯定律，由③×2－②×2－①得：2N2H4(l)＋N2O4(l)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1077.1kJ·mol－1。(4)假设1molN2O4(g)分子中化学键完全断裂时须要吸取的能量为xkJ，ΔH＝2×(190kJ＋390kJ×4)＋xkJ－946kJ×3－460kJ×8＝－1077.1kJ，解得x＝1940.9。(5)依据盖斯定律，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”十一号的火箭推动器中装有肼(N2H4)和过氧化氢，当两者混合时即产生气体，并放出大量的热。(1)已知下列各物质反应的热化学方程式：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则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为N2H4(g)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－641.63kJ·mol－1。(2)此反应用于火箭推动，除释