資源簡介

(共48張PPT)
逐夢天空
——《燃料及其利用》專題復習
100公里有多遠？
中國人千年來的探天夢
古人對宇宙一直抱有好奇心，常常暢想遨游太空
《淮南子》
嫦娥奔月
《敦煌壁畫》
飛天仙女
《天問》
屈原
中國人千年來的探天夢
楚漢爭霸中，張良曾坐在一個風箏中，飛向楚軍上空，并在風箏上唱著引起楚人思鄉的民歌，唱的項羽的士兵全無斗志，最終項羽大敗。
明朝萬戶為了實現飛上太空的夢想，把自己綁在裝有47支火箭的椅子上。他是世界上第一個嘗試用火箭升天的人物，也是世界航空航天的先驅。
中國人千年來的探天夢
中國已由航天大國開始邁向航天強國。我們曾經艱難，曾經受制于人，但有著自力更生、艱苦奮斗精神的中國人民，邁向航天強國的步伐無人可以阻擋。
我們為什么在地球上？
受到了地球的引力
我們怎樣能上升到天空？
一、到太空去！
思考：他們是怎么上升的？
熱氣球：
加熱空氣產生浮力
飛機：
空氣動力學，當機翼上面的空氣壓力小于下面空氣壓力時，空氣產生升力。
一、到太空去！
小實驗
1.吹氣球至鼓起來
2.用手捏緊氣球口處。
3.松開手。
火箭是如何上升的呢？
一、到太空去！
火箭是如何上升的？
它的燃料在燃燒室內燃燒后產生高溫、高壓的氣體，這種氣體從尾部以極高的速度噴出，同時產生很大的反沖推力推動機身向前運動。
一、到太空去！
火箭是怎么擺脫地球引力的？
要實現環繞地球飛行，火箭的飛行高度
一般不能低于180千米，相應的入軌速
度也需接近7.9千米/秒否則將在地球引
力和大氣阻力的作用下墜入大氣層中。
一、到太空去！
火箭是唯一能使物體克服地球引力并進入太空的運載工具。
宇宙飛船是靠火箭通過燃燒這個化學反應提供能量。
火箭中能量的轉化：
一、到太空去！
燃料的化學能燃燒時轉化為熱能，推動火箭做功時，把熱能轉化為機械能。
復習1
化學反應中的能量變化
你還記得哪些是放熱反應，哪些是吸熱反應嗎？
放出熱量
吸收出熱量
C＋O2 CO2
點燃
CaO+H2O = Ca(OH)2
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
C+CO2 高溫 2CO
復習1
化學反應中的能量變化
化學反應中的能量變化
舉例說明化學反應中的能量變化
在生活和生產中的應用
發射火箭
冶煉金屬
做 飯
拆除樓房
怎樣讓火箭里面的物質燃燒起來？
二、燃燒起來！
缺一不可
我們知道太空幾乎沒有氧氣，為了徹底擺脫燃燒對氧氣的依賴，我們怎么辦呢？
復習2
燃燒的條件是什么？
火箭需要既需要燃料，有需要氧化劑提供氧
火箭推進劑——燃料+氧化劑
二、燃燒起來！
三、嗨！推進劑
固體推進劑
液體推進劑
固體推進劑：13世紀起
最早期：黑火藥
三、嗨！推進劑
請寫出方程式：
2KNO3+3C+S=K2S+N2↑+3CO2↑
硝酸鉀分解放出的氧氣，使木炭和硫磺劇烈燃燒，瞬間產生大量的熱，氮氣、二氧化碳和硫化鉀。
點燃
——我國古代四大發明
固體推進劑
金屬燃燒劑是現代固體推進劑的重要組分之一
三、嗨！推進劑
例如：納米鋁粉
增大反應物接觸面積，使燃料充分燃燒
思考：為什么把鋁制成納米粉末狀？
復習3
燃料合理利用——提高燃料利用率
燃料不充分
燃燒的缺點
燃料充分
燃燒的條件
浪費資源
產生CO污染空氣
燃燒有足夠多的空氣或氧氣
燃料與空氣有足夠大的接觸面積
02
01
液體推進劑
三、嗨！推進劑
氧化劑：
燃燒劑：
液氧、硝酸、四氧化二氮
汽油、乙醇、甲醇、煤油、肼類等
液體推進劑
三、嗨！推進劑
第一枚液體火箭發動機的燃料
液氧汽油
1926年3月16日，“現代火箭技術之父”——戈達德
戈達德在馬薩諸塞州的奧本成功發射了歷史上首枚液體燃料火箭。這次試驗火箭的飛行高度為32米，水平方向飛行了53米，降落傘裝置保證了儀表在落地時沒有損壞。這枚火箭可以稱為“第一枚探空火箭”。
液體推進劑
三、嗨！推進劑
希特勒孤注一擲的戰爭武器
液氧酒精
美國人不以為然，德國人對此視若珍寶。吸取了戈達德的成就后，沃納·馮·布勞恩團隊研制出了V2火箭，在二戰中被納粹德國用做攻擊武器。V2火箭于1942年10月3日首次發射成功、1944年9月正式投入使用，是世界上首個大型火箭，也是世界上最早投入實戰使用的彈道導彈。
在汽油中加入適量乙醇，可適當節省石油資源，
并在一定程度上減少汽車尾氣的污染
乙醇
俗稱：
化學式：
通過高粱、玉米和薯類等發酵、蒸餾而得到
物理性質
化學性質
無色、有特殊氣味的液體
易揮發，易溶于水
能與水以任意比互溶
具有可燃性
C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O
點燃
酒精
C2H5OH
復習4
燃料合理利用——有機物燃燒
另一種類似乙醇的火箭燃料——甲醇
甲醇是什么呢？
甲醇有怎樣的化學性質？
可燃性
你預測甲醇中還有什么元素呢？
要怎樣設計實驗證明呢？
請小組討論你們的設計方案
探究
甲醇組成和構成探究
探究
甲醇組成和構成探究
甲醇中一定有C、H，可能有O
探究甲醇的元素組成
已知：6.4g甲醇完全燃燒生成8.8g二氧化碳和7.2g水
探究
甲醇組成和構成探究
探究甲醇的分子構成
已知：甲醇相對分子質量為32，你能寫出甲醇的化學式嗎？
探究
甲醇組成和構成探究
液體推進劑
三、嗨！推進劑
成本低廉的環保燃料
液氧煤油
☆ 成本低——比常規發動機推進劑便宜60%，經濟，可重復使用。
☆ 無毒環保，性能較高, 和液氧在一起成為最佳拍檔。
☆ 而且易于存貯和運輸。
煤油是怎么得到的？
通過石油分餾
石油是混合物，
主要含C、H元素。
石油分餾是物理變化
溶劑油
汽油
航空煤油
煤油
柴油
潤滑油
石蠟
瀝青
石油分餾
各成分的沸點不同
復習5
燃料合理利用——化石燃料的綜合利用
化石燃料還有什么？
煤和天然氣
煤
煤是混合物，主要含C元素，還含有H元素和少量N、S、O等元素；燃燒產物為CO2、NO2、SO2等。
隔絕空氣
加強熱
煤焦油--重要的化工原料
焦炭 ----冶金工業的重要原料
煤氣----燃料
煤的干餾
復習5
燃料合理利用——化石燃料的綜合利用
煤的干餾是化學變化
天然氣
主要含有碳、氫元素
主要成分：甲烷（CH4）
實驗現象
產生藍色火焰
干燥的燒杯內壁出現水珠
澄清石灰水變渾濁
實驗原理
CH4+2O2 CO2+2H2O
點燃
注意事項
甲烷具有可燃性，在點燃前需驗純
甲烷燃燒
中國長征2號運載火箭使用的燃料是偏二甲肼，氧化劑是四氧化二氮。偏二甲肼和四氧化二氮混合以后會自動點燃，所以這種火箭發動機不需要點火裝置，設計簡單可靠耐用，但是偏二甲肼有劇毒。使用偏二甲肼燃料的火箭發動機常被稱為大毒發，現在慢慢被逐漸淘汰。
C2H8N2+2N2O4=2CO2+4H2O+3N2
液體推進劑
三、嗨！推進劑
冷戰的寵兒——
劇毒肼燃料
液體推進劑
三、嗨！推進劑
火箭燃料的皇冠——
液氫液氧
優點：
比沖高。比沖是衡量火箭燃燒效率的指標，比沖值越高，消耗同樣質量的燃料，產生的沖量越大（即火箭能獲得更多的加速）
液體推進劑
三、嗨！推進劑
火箭燃料的皇冠——
液氫液氧
液氫液氧存在幾個比較大的問題。
1.就是存儲條件比較苛刻。液氫的沸點只有20K，而液氧的沸點是90K，凝固點是50K。換句話說如果液氫和液氧同一個溫度存儲，那么液氧會凝固的……所以二者要用不同的溫度存儲，這就需要砸錢了。所以氫氧火箭都一個德行，貴。
2.就是是液氫的比沖雖然高但是密度太小了，只有70.85(千克/立方米)，要知道水的密度可是1000千克/立方米啊，要裝下夠飛行的液氫顯然需要更大的體積。所以用液氫液氧當做主動力的火箭都有一個特色：胖。
制氫成本高
儲氫困難
氫氣
最理想的綠色能源
優 點
原料來源廣
燃燒熱值大
產物無污染
存在問題
復習5
燃料合理利用——氫能源
實驗室制取氫氣
藥品
鋅粒
稀硫酸
原理
Zn+H2SO4 ZnSO4 +H2↑
點燃
收集
排水法
向下排空氣法
在汽油中加入適量乙醇，可適當節省石油資源，
并在一定程度上減少汽車尾氣的污染
排水法收集氫氣
在汽油中加入適量乙醇，可適當節省石油資源，
并在一定程度上減少汽車尾氣的污染
向下排空氣法
收集氫氣
發生
固液常溫型
未來的燃料的發展方向會是怎樣？
三、嗨！推進劑
未來的燃料
三、嗨！推進劑
未來
性能
成本
安全
環保
比沖
熱值
四、挫折中逆襲
有成功就有失敗，航天路上并不是一帆風順的，而往往造成發射事故的原因只是因為一個很小的細節。
小實驗
實驗現象
發生爆炸，蓋子被掀起
實驗結論
氫氣在有限的空間內急速燃燒，
就會發生爆炸。
復習6
爆炸
爆炸
可燃物在有限的空間內急劇地燃燒，就會在短時間內聚積大量的熱，使氣體的體積迅速膨脹而引起爆炸
可燃性固體
可燃性液體
可燃性氣體
煤粉
面粉
汽油
柴油
天然氣
氫氣
小結
我們在航天付出這么多，有什么意義？
1、有底氣突破外國的科技封鎖
2、用上更便宜的衛星通信、導航、遙感產品
3、牽引著電子、機械、冶金、化工等工業部門跨越發展
4、相關技術成果也在能源、環保、交通、通信等領域實現轉化應用，形成互相促進、提升綜合國力的良性循環。
天宮攬勝
北斗指路
嫦娥奔月
天文攬星
神舟飛天
墨子傳言
夢想在茫茫宇宙
中國航天事業走過了66年風云歲月，從無到有，從弱到強，一代代航天人接續奮斗，鏗鏘前行。
愿你心懷報國理想
勇敢追夢 勤于圓夢
屬于你的星辰大海
就在前方！

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