高一化學(xué)微項(xiàng)目研究車(chē)用燃料及安全氣囊課件

第2章化學(xué)鍵化學(xué)反應(yīng)規(guī)律微項(xiàng)目研究車(chē)用燃料及安全氣囊——利用化學(xué)反應(yīng)解決實(shí)際問(wèn)題高中化學(xué)高一年級(jí)一.構(gòu)建對(duì)化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)模型化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)調(diào)控限度快慢反應(yīng)物濃度、壓強(qiáng)、催化劑等物質(zhì)變化能量變化1.反映：物質(zhì)性質(zhì)2.途徑：元素化合價(jià)變化、物質(zhì)類(lèi)別變化3.實(shí)質(zhì)：舊化學(xué)鍵的斷裂，新化學(xué)鍵的形成4.化學(xué)鍵：相鄰原子間的強(qiáng)相互作用實(shí)質(zhì)形式化學(xué)能熱能化學(xué)能電能小組自主查閱資料繪制海報(bào)成果展示二.項(xiàng)目活動(dòng)1選擇車(chē)用燃料1.基于能量變化本質(zhì)對(duì)燃料進(jìn)行初步篩選庚烷(C7H16)是汽油的主要成分之一，已知庚烷在汽缸會(huì)發(fā)生C7H16(g)＋11O2(g)7CO2(g)＋8H2O(g)。(1)試從化學(xué)鍵的角度計(jì)算1mol庚烷燃燒產(chǎn)生CO2和水蒸氣所釋放的能量。則：1mol庚烷燃燒產(chǎn)生CO2和水蒸氣所釋放能量為

。3820.4KJ試用能量變化圖像表示庚烷燃燒釋放能量過(guò)程。下圖為三種可燃物在空氣中燃燒的能量變化圖，試分析哪種作汽車(chē)燃料較好？為什么？選用A燃料較好，因?yàn)锳達(dá)到燃點(diǎn)所需要的能量少且放出的熱量多。2.綜合考慮能量變化和物質(zhì)變化對(duì)燃料進(jìn)行優(yōu)選汽車(chē)尾氣的成分及防治(1)尾氣成分：汽車(chē)尾氣中含有150～200種化合物，主要對(duì)環(huán)境不利的成分為

、

、

、

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、______以及微量的醛、酚、過(guò)氧化物等。(2)主要污染物來(lái)源：一氧化碳來(lái)自

，NOx來(lái)自________

，二氧化硫來(lái)自于

，碳?xì)浠衔飦?lái)自燃料未燃燒或未完全燃燒的燃油、潤(rùn)滑油及其產(chǎn)物等。碳?xì)浠衔锏趸衔镆谎趸级趸级趸蛄蚧瘹淙剂喜煌耆紵邷鼗蚍烹姉l件下N2和O2反應(yīng)含硫化合物的燃燒（3）汽車(chē)尾氣的防治汽車(chē)尾氣的防治，從根本上是開(kāi)發(fā)新能源，如太陽(yáng)能、氫能源等。汽車(chē)尾氣處理即汽車(chē)尾氣由原有毒氣體，變成無(wú)毒氣體，再排放到大氣中，從而可減少對(duì)大氣環(huán)境的污染。比如，將CO和CxHy轉(zhuǎn)化為

將NOx轉(zhuǎn)化為

CO2N2試從氧化還原反應(yīng)的角度，分析NO和CO生成無(wú)污染性物質(zhì)的化學(xué)方程式___________

。2NO＋2CO為什么尾氣中還會(huì)存在這兩種物質(zhì)？三元催化器閱讀課本66-67頁(yè)總結(jié)：從化學(xué)反應(yīng)中能量變化的角度選擇汽車(chē)燃料時(shí)，既要考慮燃料發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)所能釋放能量的多少，也要考慮達(dá)到燃料燃點(diǎn)時(shí)需要吸收能量的多少，還要考慮燃料的來(lái)源、價(jià)格以及生成物對(duì)環(huán)境的影響等因素，做到既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠又趨利避害。由學(xué)習(xí)小組的同學(xué)關(guān)于汽車(chē)安全氣囊展示他們的自主研究成果三.項(xiàng)目活動(dòng)2設(shè)計(jì)安全氣囊講解：李樂(lè)予查找安全氣囊的位置：李先瑩查找安全氣囊的材料：張秉政查找額外問(wèn)題：亓雨凡海報(bào)設(shè)計(jì)：李心怡（手繪版），亓浩亮（電子版）講解：李樂(lè)予查找安全氣囊的位置：李先瑩查找安全氣囊的材料：張秉政查找額外問(wèn)題：亓雨凡海報(bào)設(shè)計(jì)：李心怡（手繪版），亓浩亮（電子版）（1）功能性需求出發(fā)，氣體發(fā)生器中的物質(zhì)應(yīng)具有哪些性質(zhì)？氣囊中物質(zhì)常溫下穩(wěn)定，但在一定條件下可以迅速分解，產(chǎn)生大量氣體，將氣囊彈開(kāi)。（2）實(shí)用性角度出發(fā)，安全氣囊系統(tǒng)中加入哪些其它物質(zhì)，為什么？目前，疊氮化鈉（NaN3）是在汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)中普遍使用的物質(zhì)之一。汽車(chē)受到猛烈碰撞時(shí)，點(diǎn)火器點(diǎn)火引發(fā)疊氮化鈉迅速分解，產(chǎn)生氮?dú)夂徒饘兮c，同時(shí)釋放大量的熱。如果你是設(shè)計(jì)師，你會(huì)同時(shí)在安全氣囊系統(tǒng)中加入哪些其他物質(zhì)？為什么？分析疊氮化鈉作為氣體發(fā)生劑的優(yōu)缺點(diǎn)疊氮化鈉作為氣體發(fā)生劑的優(yōu)點(diǎn)：受撞擊時(shí)釋放大量的無(wú)毒、無(wú)味氣體——氮?dú)猓梢詽M足安全氣囊的功能需求。缺點(diǎn)：生成活潑金屬鈉，并釋放大量的熱，會(huì)對(duì)人員造成二次傷害。顯然，除了疊氮化鈉外，還需要選擇能吸收熱量且不產(chǎn)生有害物質(zhì)、能與金屬鈉反應(yīng)且不產(chǎn)生有害產(chǎn)物的物質(zhì)做助劑。方案選擇的化學(xué)藥品選擇化學(xué)藥品的思路每種化學(xué)藥品的作用1Fe2O3鐵的活潑性比鈉弱，鐵沒(méi)有腐蝕性2KClO4分解產(chǎn)生氧氣，可以將金屬鈉轉(zhuǎn)化為氧化鈉3NH4NO3分解吸收熱量，防止氣囊爆炸方案設(shè)計(jì)Fe2O3＋6Na===3Na2O＋2FeKClO4＋8Na===KCl＋4Na2O（3）總結(jié)通過(guò)為安全氣囊系統(tǒng)選擇氣體發(fā)生劑，你對(duì)化學(xué)反應(yīng)的利用有了哪些新的認(rèn)識(shí)？四、跟蹤強(qiáng)化隨著汽車(chē)進(jìn)入尋常百姓家，人們對(duì)駕駛汽車(chē)的安全性越來(lái)越關(guān)注，在新型汽車(chē)的方向盤(pán)和前排乘客座位前的儀表板內(nèi)都有折疊安全氣囊，該汽車(chē)安全氣囊中的填充物主要為NaN3、KNO3和SiO2。（1）當(dāng)汽車(chē)發(fā)生猛烈碰撞時(shí)，NaN3可在0.03s內(nèi)發(fā)生迅速分解生成鈉并放出單質(zhì)氣體X，NaN3是_________（填“離子”或“共價(jià)”）化合物（2）KNO3的作用是與鈉反應(yīng)生成氧化鉀和氧化鈉，同時(shí)又有X生成，相關(guān)的化學(xué)方程式為：___________________2KNO3+10Na===K2O＋5Na2O＋N2↑離子（3）碰撞后瞬間釋放的氣體使安全氣囊脹大，從而能阻擋人體前沖。在此后的0.1S內(nèi)，氣體通過(guò)氣囊上的小孔迅速消散，氣囊收縮，氣囊中的二氧化硅是為了與氧化鉀和氧化鈉反應(yīng)生成硅酸