人教版高中化学选择性必修1第一章课题以“火箭推进剂”为载体解决化学反应的热效应问题课件

情境活动课课题以“火箭推进剂”为载体解决化学反应的热效应问题第一章

化学反应的热效应我国目前常用的火箭推进剂的类型、成分和特点目前，火箭推进剂主要有三种类型：

液体推进剂、固体推进剂和混合推进剂。(1)液体推进剂液体推进剂比较常用的有：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——肼类推进剂被广泛使用，特点是可在室温下储存，技术成熟，可靠性高，但其燃烧效率比较低且有毒、污染环境；液氧——煤油推进剂作为常温推进剂，使用方便，安全性好，且价格便宜；液氢——液氧推进剂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，对储存、运输、加注、发动机制造都要求更高。(2)固体推进剂固体推进剂是燃料和氧化剂的混合体。固体推进剂有聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。固体推进剂火箭发动机主要的优点是结构简单，成本相对较低，使用非常安全，瞬间的爆发推力巨大，缺点是推力无法调节并且推进效率低。(3)混合推进剂混合推进剂是液体推进剂和固体推进剂的混合体。它能够像液体火箭发动机那样进行推力调节，系统比较简单，但混合推进剂火箭发动机的燃速低，燃烧不均匀，效率低。活动1

已知肼(N2H4)是一种高能燃料，液态肼在氧气中燃烧，生成氮气和水蒸气，该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应，反应物的总能量__________(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量，断开化学键________(填“吸收”或“放出”，下同)的总能量小于形成化学键________的总能量。若16g气态肼在氧气中燃烧，生成氮气和水蒸气，放出267kJ热量，试用化学反应能量图表示该反应过程中能量的变化。厘清反应热与焓变的关系并能进行焓变的简单计算[提示]

放热大于吸收放出活动2

肼(N2H4)是一种良好的火箭推进剂，其与适当的氧化剂(如过氧化氢、氧气等)配合，可组成比冲最高的可贮存液体推进剂。液态肼和液态过氧化氢混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。若每生成1molN2，放出642kJ的热量，则消耗16g液态肼放出的热量为多少？若N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)

ΔH＝－544kJ·mol-1，键能数据如下表：化学键N—NN—HO==OO—H键能/(kJ·mol-1)193391497463则氮氮三键的键能为多少？[提示]

321kJ，946kJ·mol-1。知识链接

计算焓变的两种方法(1)宏观角度计算：ΔH＝生成物总焓－反应物总焓。(2)微观角度计算：ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。可以简单记忆为反应热(ΔH)等于反应物断键吸热与生成物成键放热的代数和，吸热取“＋”值，放热取“－”值。活动1

目前，火箭的液体推进剂有液氢、液氧、偏二甲肼、四氧化二氮、硼烷等十几种，但比较理想的环境推进剂是液氢和液氧。由于储存、运输等技术的制约，液氢和液氧的使用受到很大程度的限制。化学反应：2H2＋O2===2H2O能量变化如图所示，请写出表示H2燃烧热的热化学方程式。理解燃烧热的概念及掌握热化学方程式的书写方法

活动2

火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态过氧化氢，当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼与足量液态过氧化氢反应，生成氮气和水蒸气，放出256.8kJ的热量。写出该反应的热化学方程式。[提示]

N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)

ΔH＝－642kJ·mol-1。知识链接

1．燃烧热的热化学方程式书写“三要素”(1)可燃物的化学计量数要为1。(2)元素完全燃烧生成的物质要为指定产物。(3)ΔH的符号、单位要正确。2．热化学方程式的书写步骤及要求

盖斯定律的应用及ΔH大小的比较[提示]

ΔH5＜ΔH3，ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1。活动2

发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料，用二氧化氮为氧化剂，这两种物质反应生成氮气和水蒸气。已知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)

ΔH1＝＋67.7kJ·mol-1N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)

ΔH2＝－534kJ·mol-1H2O(l)===H2O(g)

ΔH3＝＋44kJ·mol-1写出气态肼与二氧化氮反应生成液态水的热化学方程式。[提示]

2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－1311.7kJ·mol-1。知识链接

利用“加和法”确定目标反应的焓变第一步：确定目标反应，并分析目标反应与已知反应的关系；第二步：调整已知热化学方程式的化学计量数和ΔH；第三步：将调整好的热化学方程式和ΔH进行加和。1．火箭燃料有液氢、乙炔(C2H2)、甲烷、煤油、肼(N2H4)等。回答下列问题：(1)氢燃料汽车中氢的燃烧与火箭中氢的燃烧最大的不同在于前者使用的是空气作氧化剂，而后者使用的是液氧。①火箭中不能使用液化空气，原因是__________________________________________________________________________________。

液化空气中的液氮不能参与反应，液氢燃烧时，液氮挥发带走大量的热量，导致能量损失

===H2O(g)

ΔH＝－237.46kJ·mol-1

(2)“神舟十三号”使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作推进剂。N2O4与C2H8N2的燃烧产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，并放出大量热，已知10.0g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425kJ热量，该反应的热化学方程式为_________________________________________________________________________。C2H8N2(l)＋2N2O