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现代科学技术的发展离不开化学
神话
尝试
成功
学习任务一:了解航天工业中需要的材料
Q1:古人想到用羽毛作为飞行的材料,羽毛有什么优点?又有什么缺点?
Q2:你学过哪种材料可以用来制作飞行器的外壳?
Q3:自然界中镁、铝的存在形式如何?
Q4:我们可以如何从自然界提取镁
明确存在形式
思考转化方式
设计工艺流程
学习任务一:了解航天工业中需要的材料
学习任务一:了解航天工业中需要的材料
Q5:火箭在大气中飞行时,它的头部跟空气摩擦发热,温度可达几千摄氏度,头部材料还应该具备什么样的特殊性质?如何选取火箭头部材料?
学习任务一:了解航天工业中需要的材料
2008年9月25日,“神舟”七号太空飞船被“长征2号”F型火箭送入太空。“神舟”七号太空飞船的外壳是一种新型结构陶瓷材料,它的主要成分是氮化硅。
(2)请写出氮化硅的化学式
(1)氮化硅的晶体类型是什么
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛下,加强热发生反应,可得到较高纯度的氮化硅,请写出该反应的化学方程式
Si3N4
3SiCl4+2N2+6H2
=Si3N4+12HCl
△
学习任务二:了解航天工业中使用的能源
交流与讨论1:古人想到了利用火箭和风筝升空,你怎么评价这种方法?
交流与讨论2:常见的燃料有哪些,它们哪些可以做为火箭的燃料?并给出理由
长征七号火箭的发射过程
?
四氧化二氮/
偏二甲肼
液氧/
甲烷
液氧/
丙烷
液氧/煤油
液氧/液氢
推力室理论比冲(m/s)
3169
3481
3429
3367
4364
比冲,是描述推进系统的燃烧效率的专用术语,在航天领域用于描述单位重量的推进剂所产生的冲量。比冲越高,代表推进剂的效率越好。
表1:几种航天液体推进剂方案的比冲比较(特定混合比数据)
?
四氧化二氮/
偏二甲肼
液氧/
甲烷
液氧/
丙烷
液氧/煤油
液氧/液氢
推力室理论密度比冲(m/s)
3717
2881
3164
3448
1576
表2:几种航天液体推进剂方案的密度比冲比较(特定混合比数据)
密度比冲:
是推进剂的密度与其比冲的乘积。这个也比较好理解,推进剂的密度比冲越大,产生同样冲量所需要的推进剂的体积越少,火箭携带的燃料所占的空间就越低。
学习任务二:了解航天工业中使用的能源
我国现有的液体火箭发动机,推进剂方案主要是:四氧化二氮/偏二甲肼,即氧化剂为四氧化二氮N2O4;燃料是偏二甲肼(C2N2H8),产物是无污染的气体,请写出该反应的化学方程式
C2N2H8+2N2O4=2CO2+3N2+4H2O
学习任务二:了解航天工业中使用的能源
Q1:火箭通过燃料的燃烧把飞船送到太空,在飞船进入太空后,工作所需电力能源又由什么提供?请给出合理方案
神舟十一号的太阳能帆板所用的电池片是高效率的砷化镓太阳电池。
学习任务二:了解航天工业中使用的能源
Q2:飞船除了上述这一能量转化装置外,是否还需要其它能量转化装置?
学习任务三:了解航天工业中的信息技术
北京航天控制指挥中心
酒泉卫星发射基地
~2000Km
Q1:北京航天控制指挥中心是如何实现对酒泉卫星发射基地的控制,用到了什么线路材料?
光导纤维
学习任务三:了解航天工业中的信息技术
计算机芯片,电路板
Q2:指令到达后,飞船如何按照指令执行动作的?
Q3:工业上是如何制备印刷电路板的?
2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2
学习任务三:了解航天工业中的信息技术
Q4:工业上有时也会用H2O2和HCl代替FeCl3来腐蚀电路板,请写出对应的化学反应方程式,并标明电子转移方向和数目
2HCl+H2O2+Cu=CuCl2+2H2O
失2e-
得2e-
提供物质基础
材料
信息
能源
化学
提供能量基础
现代科学技术的发展离不开化学
现代科学技术的三大支柱
学习任务四:现代科学技术的发展与化学的关系
航空工业
离不开
拓展阅读:了解前沿现代科学技术
形状记忆合金
也许,不久的将来,汽车的外壳可以用记忆合金制作,如果不小心碰瘪了,只要用电吹风加加热就能恢复原状。
3D打印
拓展阅读:了解前沿现代科学技术
3D打印火箭构件
超导磁悬浮
导电油墨
拓展阅读:了解前沿现代科学技术
纳米材料
拓展阅读:了解前沿现代科学技术
现代科学技术的发展离不开化学
人类生活水平的提高离不开化学
化学让生活变得更美好