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学而优教有方
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微项目研究车用燃料及安全气囊
——利用化学反应解决实际问题
项目学习内容
1.燃料提供发动机的能量,甲烷、汽油、乙醇等可燃物燃烧放热,可以作为汽车燃料。
2.化学反应中既有物质变化又有能量变化。一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量,决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
3.庚烷(C7H16)燃烧的化学方程式:C7H16+11O2=7CO2+8H2O。庚烷燃烧反应的能量变化与物质内部能量的关系
4.为汽车选用安全气囊的气体发生剂时,要考虑所选物质的性质,还要关注所发生反应中的物质变化、能量变化和反应的化学反应速率。
5.NaN3常温下较稳定,受撞击时可迅速分解,产生氮气和金属钠,同时释放大量的热。
【微思考】汽车电瓶通常为铅蓄电池,放电时其能量转化形式是怎样的?写出电池总反应的化学方程式。每消耗1mol硫酸转移电子的物质的量是多少?
___________________________________________________________________________________________;
一、项目活动1选择车用燃料
1.车用燃料发展史
(1)1769年,法国人居纽最早使用煤作汽车燃料,这种汽车行驶速度慢,笨重而且不能长时间行驶。
(2)1885年,德国工程师卡尔·本茨制造了用汽油作燃料的汽车,这种燃料汽车行驶速度快、轻便,便于长时间、长距离行驶。
(3)现代汽车燃料仍在不断优化,现已广泛使用电能为能源的汽车,氢能源汽车也逐步走进现实生活。
2.车用燃料的反应原理
庚烷(C7H16)是汽油的主要成分之一,已知庚烷在汽缸会发生________________________________________。
(1)试从化学键的角度计算1mol庚烷燃烧产生CO2和水蒸气所释放的能量。
可得1mol庚烷燃烧产生CO2和水蒸气所释放能量为3820.4KJ。试用能量变化图像表示庚烷燃烧释放能量过程。
(2)车用燃料的选择
①选择依据
化学键角度:断裂旧化学键____________,形成新化学键释放能量高。
②燃料在汽缸工作环境:燃料燃烧易控制,不爆燃,能完全燃烧。
③其他因素:要参考燃料的来源、价格,生成物对环境的影响等因素。
(3)汽车尾气的成分及防治
①尾气成分:汽车尾气中含有150~200种化合物,主要对环境不利的成分为碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢以及微量的醛、酚、过氧化物等。
②主要污染物来源:CO来自燃料不完全燃烧。NOx来自高温或放电条件下N2和O2反应,SO2来自于含硫化合物的燃烧,碳氢化合物来自燃料未燃烧或未完全燃烧的燃油、润滑油及其产物等。
③汽车尾气的防治
汽车尾气的防治,从根本上是开发新能源,如太阳能、氢能源等。
汽车尾气处理即汽车尾气由有毒气体变成无毒气体,再排放到大气中,从而可减少对大气环境的污染。
下图为汽车尾气处理系统中“三元催化”的工作原理,试从氧化还原反应的角度,书写NO和CO在催化剂作用下生成无污染性物质的方程式_________________________________。
总结:从化学反应中能量变化的角度选择汽车燃料时,既要考虑燃料发生的化学反应所能释放能量的多少,也要考虑达到燃料燃点时需要吸收能量的多少,还要考虑燃料的来源、价格以及生成物对环境的影响等因素,做到既经济实惠又趋利避害。
【知识归纳1】
1.车用燃料
燃料通常指能够将自身存储的化学能通过化学反应(燃烧)转变为热能的物质。目前汽车所使用的燃料主要是汽油和柴油,各种代用燃料也得到了越来越广泛的应用。目前国内开发使用的发动机代用燃料主要有天然气、液化石油气、甲醇、乙醇、生物质燃料、氢气以及二甲基醚等。
2.三元催化器
当高温的汽车尾气通过净化装置时,三元催化器中的净化剂将增强CO、碳氢化合物和NOx三种气体的活性,促使其进行一定的氧化还原化学反应,其中CO在高温下被氧化成为无色、无毒的CO2气体,碳氢化物在高温下氧化成H2O和CO2,NOx转化为N2和O2。三种有害气体氧化还原反应都变成无害气体,汽车尾气得以净化。
。
【跟踪练习】
近年来,我国的许多城市禁止汽车使用含铅汽油的原因是()
A.提高汽油燃烧效率
B.避免铅污染大气
C.降低汽油成本
D.铅资源短缺
2.化学与能源、材料的发展密切相关,同时也与环境保护密切相关。下列有关说法中正确的是()
A.绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染
B.煤、石油通过综合利用可转化成清洁燃料等,人类不需要再进行新能源开发
C.大量使用化肥和
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