新教材同步必修第二冊 研究與實踐 了解車用能源【化學課外】

1、研究與實踐了解車用能源第六章第一節(jié)化學反應與能量變化研究目的1.了解汽車動力的變遷。2.從給汽車提供動力，提高能源利用率，減小環(huán)境污染等不同角度，分析和比較不同燃料與能量的轉化方式的優(yōu)劣，體會開發(fā)新的車用能源的重要意義。閱讀材料，了解汽車動力、燃料(能源)使用的歷史1765年，英國人瓦特發(fā)明蒸汽機；1770年，法國人古諾研制出了世界上第一輛蒸汽機驅動的三輪車，車的前部裝有一個鍋爐，利用煤燃燒產(chǎn)生的蒸汽，推動氣缸中的活塞來驅動前輪運行。1860年法國人萊諾以煤氣作為燃料，研制出世界上最早的氣體燃料發(fā)動機，1876年德國人奧托又對萊諾的發(fā)明進行了改進提高，使得氣體燃料與空氣的混合更為充分，進而提高

2、了氣體發(fā)動機的熱效率。但無論是蒸汽機還是氣體燃料發(fā)動機，由于龐大的體積、復雜的管道系統(tǒng)以及偏低的熱效率，使得其在汽車上的應用無法實現(xiàn)。直到19世紀下半葉，隨著全球石油工業(yè)的興起，汽油、柴油等液體燃料的出現(xiàn)才徹底改變了這一局面。液體燃料較之氣體燃料便于儲存和攜帶的優(yōu)點，使得汽車進入20世紀后迅速得到普及并快速發(fā)展，以石油為原料的液體燃料目前依然是汽車的主要燃料。歸納總結1.汽車動力的變遷：近二三百年來，人類相繼發(fā)明了蒸汽機、內燃機、電動機等動力機械。(1)蒸汽機是先用燃料將鍋爐里的水加熱，利用水產(chǎn)生的蒸汽頂起活塞，產(chǎn)生動力。能量轉化環(huán)節(jié)多，利用率低。(2)內燃機(燃料發(fā)動機)，是一種通過使燃料在

3、機器內部燃燒，并將其放出的熱能直接轉換為動力。燃料主要是石油燃料，排出的廢氣中含有害氣體的成分較高。(3)電動機是一種旋轉式電動機器，它將電能轉變?yōu)闄C械能，產(chǎn)生動力。2.汽車燃料、能源的變遷自汽車問世以來，它使用的燃料經(jīng)歷了從煤到汽油的變遷。煤、石油短時間內不可再生，大量消耗煤、石油還帶來了一些環(huán)境問題，如溫室效應、酸雨、霧霾等。燃料電池電動汽車替代內燃機動力汽車將是發(fā)展趨勢。燃料電池是一種直接將燃料的化學能轉化為電能的裝置。從理論上來講，只要連續(xù)供給燃料，燃料電池便能連續(xù)發(fā)電，能量轉化效率高，且比能量高、無噪音，無污染，正在成為理想的能源利用方式。燃料電池的主要構成組件為：電極(Electr

4、ode)、電解質隔膜(Electrolyte Membrane)與集電器?，F(xiàn)在需要研究電極、電解質等電池基本構成材料的性質和材料之間的相容性。問題討論1.下表列出1 mol常用燃料完全燃燒生成CO2(g)及H2O(l)時放出的熱量，結合燃燒反應，解答下列問題：燃料氫氣煤的主要成分碳(C)天然氣的主要成分甲烷乙醇汽油的主要成分之一辛烷(C8H18)放出熱量/kJ286393.58901 3665 500(1)寫出表中五種物質燃燒的化學方程式，分析相同物質的量各物質消耗氧氣由大到小的順序。(2)從燃燒產(chǎn)物分析，最環(huán)保的燃料是_。(3)一般來說，與氧氣接觸面積大，耗氧量小，含碳燃料燃燒越充分，表中四

5、種含碳燃料燃燒時產(chǎn)生污染物最少的是_。氫氣甲烷(4)分別計算1 g上述五種燃料完全燃燒，放出的熱量。(5)從資源、污染、熱值的角度你選用哪種車用燃料？提示天然氣或乙醇、汽油2.某同學根據(jù)所查閱的資料，繪制了三種可燃物在空氣中發(fā)生燃燒反應的能量變化示意圖。根據(jù)示意圖，你認為可燃物_(填“A”“B”或“C”)更適合用作車用燃料，選擇的理由是_。A可燃物A、B燃燒放出的能量差不多，比可燃物C多，但A點燃所需能量低，更容易點火3.汽車尾氣中含有150200種化合物，其中對人體健康造成危害的主要有一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物等。目前解決汽車尾氣污染問題所采取的措施主要有哪些？提示發(fā)展新能源汽車(純電動汽車，燃料電池汽車等)；將汽車尾氣通過凈化裝置，轉化后再排放。當高溫的汽車尾氣通過凈化裝置時，催化劑將增強一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物三種氣體的活性，促使其進行一定的氧化還原反應。其中，一氧化碳在高溫下被氧化成無色、無毒的二氧化碳氣體，碳氫化合物在高溫下被氧化成水和二氧化碳，氮氧化物轉化為氮氣和氧氣。因此，這三種對人體健康有害的氣體都變成了無害氣體，汽車尾氣得以凈化。4.從化學反應中能量變化的角度分析，選擇車用燃料時主要應考慮哪些因素？提示選擇汽車燃