第四节 调控化学变化（教学课件） 化学北京版九年级上册

5.4 调控化学变化 第五章 再识化学变化 Regulates chemical changes 汇报人 / XXXXXXXX > Chapter five Recognise chemical changes 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 学习目标 01 02 分析并了解火箭升空原理 03 知道如何选择适宜的火箭推进剂 了解推进剂的使用 教学重点 教学难点 01 如何选择适宜的火箭推进剂 01 如何让燃烧更加充分 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 查阅航天科技的有关资料，参观与航天科技有关的博物馆，完成以下任务， 并在课上汇报： 1. 了解并展示我国火箭发展的历史。 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 新课导入 2. 若要设计火箭的推进剂，需要解决哪些方面的问题？ 推进剂、混合比、燃烧室压力、喷管扩张比、推进剂质量（以及系统参数的平衡） 贮箱增压压力=室压+供应系统压降-推进剂液柱压力 满足以下三个条件： 考虑对增压系统的影响。 增压压力的选择应根据贮箱、气路系统及涡轮泵系统的总质量为最小来确定，然后检验推进系统是否满足工作要求，以做适当的调整。 闭环控制——由一个反馈系统控制混合比。 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 新课导入 目 录 CONTENTS 1 分析火箭升空原理 2 选择适宜的火箭推进剂 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 3 推进剂的使用 分析火箭升空原理 01 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 观察思考 在一根紧绷的长细绳上提前穿入一根吸管，用胶带把已吹鼓的气球（用夹子夹紧气球开口）粘在吸管上，把气球拉到细绳的最下端时，松开夹子，气球向上方“飞”且体积越来越小。思考以下问题： 1. 应用物理课上学过的力的相关知识解释气球升空的原因。 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 当气球被吹气填满后松手时，气球内部的气体会受到外部空气的压力差驱动，从而产生向外的推力。 根据牛顿第三定律，气体排向后方的同时也会产生相等大小的反作用力向前方。 这种反作用力会推动气球向前飞行。 气球飞行的原理还与浮力有关。 当气球被充满气体后，气体的密度比周围空气的密度小，从而产生浮力。 这个浮力可以抵消气球重量的一部分，使得气球能够悬浮在空中。 观察思考 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 通过燃料与助燃物（统称推进剂）发生的化学反应，一方面生成大量气体物质，另一方面释放大量热能，这些具有较大内能（高温）的气体可以产生巨大的反作用力，将重达几百吨的火箭送上太空。 3. 试着说明火箭升空的原理。 气球升空和火箭升空的相同点都是利用了反作用力；不同点在于，气球喷出的气体是提前充满于其中的常温空气，而火箭喷出的气体是推进装置中燃料燃烧产生的高温气体。 2. 对比火箭升空与气球向上“飞”的情况，有什么相同？有什么不同？ 观察思考 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 火箭升空的原理 交流分享 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 化学实验 化学反应 化学方程式微观示意图 反应条件 反应类型 物质转化 能量转化 新物质生成 元素种类不变 新分子生成 化学能转化为热能 变化量（热值） 宏观 表征 符号 表征 化合反应 分解反应 总质量、质量比守恒 元素质量不变 分子个数比守恒、原子守恒 反应条件 反思交流 若要提高火箭的推进效率，可以从调控化学变化的哪些角度提出思路？ 1.改善发动机的燃烧过程:通过优化火箭发动机的燃烧过程，可以减少燃料和氧化剂之间的反应浪费，从而提高燃烧效率。例如，可以采用先进的燃烧技术，如多孔材料燃烧、喷射控制技术等。 2.优化喷嘴设计:喷嘴的设计对于火箭的燃烧效率具有重要影响。优化喷嘴设计可以提高燃料的雾化效果和燃烧效率，同时减少废气排放。 3.调整发动机的推力与重力比:通过调整发动机的推力与重力比，可以优化火箭的燃烧效率。例如，在火箭起飞时，可以通过增加推力来提高燃烧效率，而在火箭爬升时，可以减小推力来减少能量浪费。 4.采用更轻的材料:采用更轻的材料可以减少火箭的结构重量，从而提高火箭的推进效率，例如可以采用碳纤维、钛合金等轻量化材料 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 选择适宜的火箭推进剂 02 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 新知讲解 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 火箭推进剂发生的化学反应主要是燃烧。 火 箭 推 进 剂 ④火焰温度不应过高，以免烧蚀喷管；⑤应有较宽的温度适应范围；⑥点火容易，燃烧稳定，燃速可调范围大。⑦物理化学安定性良好，能长期贮存； ①比冲量高；②密度大；③燃烧产物的气体（或蒸气）分子量小，离解度小，无毒、无烟、无腐蚀性，不含有凝聚态物质； ⑧机械感度小，生产、加工、运输使用中安全可靠；⑨经济成本低、原料来源丰富； ⑩若为固体推进剂，还应该有良好的力学性质，有较大的抗拉强度和延伸率。常用的推进剂主要有固体、液体两种，少量固液混合体也在试用。 火箭推进剂一般以某种形式大量存储在推进剂容器里，以流体喷射物的形式大量从火箭发动机喷射出，产生推力作推进。 燃料推进剂往往与氧化剂推进剂燃烧产生大量非常热的气体，这些气体膨胀并从喷嘴喷出，不断加速，从火箭底部冲出产生推力直到火箭达到极高的速度。 燃烧 新知讲解 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 火箭推进剂发生的化学反应主要是燃烧。 助燃物：四氧化二氮（N2O4）液态氧(O2)或过氧化氢(H2O2) 可燃物CO,H2,C2H2,CH4,C2H4,CH3CH2OH,N2H4,高级硼硅烷 优点：体积小，重量轻，放出热量大，产生的推力也大；燃料比较容易控制，燃烧时间较长 新知讲解 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 火箭推进剂 资料检索 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 热值大小 对环境影响 温度要求 原料来源 甲烷-液氧 较大 加剧温室效应 着火点538℃ 开采可燃冰 偏二甲肼-四氧化二氮 较大 加剧温室效应 着火点249℃ 工业合成 液氢-液氧 最大 绿色环保 着火点500℃ 电解水 三种推进剂的比较 CH4+O2 CO2+H2O 点燃 C2H8N2+2N2O4→2CO2+4H2O+3N2 点燃 2H2+O2→2H2O 点燃 新知讲解 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 反应物 生成物 能量变化 成本（量大易得） 安全（不易爆炸） 环保（无毒无害） 方便（储存运输） 反应难易 （易达到着火点） 热值高 气体（体积膨胀） 环保（无毒无害） 反冲作用明显 反应条件 选择火箭推进剂的考虑因素 推进剂的使用 03 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 观察思考 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 家用燃气灶在燃烧很旺时，会看到蓝色的火焰。但调小空气管的阀门时，马上会看到火焰变成黄色。 天然气燃烧发出蓝色火焰 天然气燃烧发出黄色火焰 为什么火焰颜色会发生这样的变化 ? 当氧气不充足时，燃料不能充分燃烧，产生黑烟，并生成CO等物质，使燃料的利用率降低，浪费资源，且污染空气。 观察思考 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 1. 酒精灯是以酒精为燃料的加热仪器，它的加热温度达到400～1 000 ℃。思考以下问题： （1）酒精灯的棉线灯芯有什么作用？ （2）为什么用酒精灯外焰加热？ 棉线对酒精有一个吸吮作用，一旦火焰将棉线上的酒精燃烧完，棉线就会吸收酒精灯中的酒精。这样棉线就不会被烧掉。 酒精燃烧时是先气化再燃烧的,气化要吸热,所以焰心的温度最低,外焰温度最高,所以要用外焰加热 观察思考 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 2.酒精喷灯加热温度可达1 000 ℃。 思考以下问题： （1）与酒精灯相比，二者结构上有什么相同点？有什么不同点？ （2）为什么酒精喷灯加热温度比酒精灯高？ 酒精灯是由灯帽、灯芯和盛有酒精的灯壶三大部分所组成。 常用的酒精喷灯有座式和挂式两种。 座式喷灯的酒精贮存在灯座内，挂式喷灯的酒精贮存罐悬挂于高处。 酒精喷灯利用灯管将蒸汽及其燃烧产生的热量富集，并可通过空燃比的调整获得最大的燃烧和加热效率。 而酒精灯燃烧产生的热量大多随火焰周围气流的对流耗散了。 归纳总结 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 可燃物燃烧完全 增大可燃物与氧气的接触面积 增大氧气的浓度 改进燃烧设备 保证燃料在炉瞠（或燃烧室）内有足够的停留时间 ··· 归纳总结 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 影响燃烧现象的因素：可燃物的性质、氧气的浓度、与氧气的接触面积   使燃料充分燃烧的两个条件： （1）要有足够多的空气；（2）燃料与空气有足够大的接触面积。 练习应用 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 1、为使燃料充分燃烧,对应措施不合理的是(　　)。 A.利用燃气烧水时加大燃气进气量 B.汽车启动时发动机内汽油喷成雾状 C.燃烧木柴取暖时架空木柴 D.用煤作燃料时将煤块加工成煤粉 A 练习应用 2．化学与人类生活息息相关。请回答下列问题。 （1）吹灭蜡烛的灭火原理是 　 　。 （2）煤块经粉碎处理后燃烧的更充分，这是因为 　 　。 （3）长征2F型火箭使用的推进剂为偏二甲肼和四氧化二氮。 ①偏二甲肼与四氧化二氮反应过程中 　 　（填“吸收”或“放出”）热量。 ②太空舱使用电池锂Li可以通过Al与Li2O在高温下发生置换反应得到，该反应的化学方程式为 　 　。 降温至可燃物的着火点以下 与氧气的接触面积增加 放出 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 练习应用 我国航天事业蓬勃发展，长征系列火箭功不可没。早期长征运载火箭的推进剂是偏二甲肼和四氧化二氮，长征五号、七号则用液氢液氧和煤油液氧。根据下列信息回答问题。 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 练习应用 分析火箭升空原理 选择适宜的火箭推进剂 推进剂的使用 （1）偏二甲肼（C2H8N2）与四氧化二氮混合后剧烈反应，生成N2、CO2和H2O，写出该反应的化学方程式。 C2H8N2+2N2O4＝2CO2+4H2O+3N2 （2）与煤油液氧对比，偏二甲肼和四氧化二氮作为火箭推进剂的优点是什么？（写出两点） 热值较高、沸点较低便于储存和使用。 （3）用液氢液氧作为火箭推进剂，具有无污染、热值高的特点，但在使用时也存在一些不足，写出两点。 液氢密度小，储存相同质量推进剂需要更大空间；液氢沸点极低，对储存和运输设备要求高。 谢谢您的观看 THANKS 分层作业见见同课时word文档 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$