新教材同步必修第二册 研究与实践 了解车用能源【化学课外】

1、研究与实践了解车用能源第六章第一节化学反应与能量变化研究目的1.了解汽车动力的变迁。2.从给汽车提供动力，提高能源利用率，减小环境污染等不同角度，分析和比较不同燃料与能量的转化方式的优劣，体会开发新的车用能源的重要意义。阅读材料，了解汽车动力、燃料(能源)使用的历史1765年，英国人瓦特发明蒸汽机；1770年，法国人古诺研制出了世界上第一辆蒸汽机驱动的三轮车，车的前部装有一个锅炉，利用煤燃烧产生的蒸汽，推动气缸中的活塞来驱动前轮运行。1860年法国人莱诺以煤气作为燃料，研制出世界上最早的气体燃料发动机，1876年德国人奥托又对莱诺的发明进行了改进提高，使得气体燃料与空气的混合更为充分，进而提高

2、了气体发动机的热效率。但无论是蒸汽机还是气体燃料发动机，由于庞大的体积、复杂的管道系统以及偏低的热效率，使得其在汽车上的应用无法实现。直到19世纪下半叶，随着全球石油工业的兴起，汽油、柴油等液体燃料的出现才彻底改变了这一局面。液体燃料较之气体燃料便于储存和携带的优点，使得汽车进入20世纪后迅速得到普及并快速发展，以石油为原料的液体燃料目前依然是汽车的主要燃料。归纳总结1.汽车动力的变迁：近二三百年来，人类相继发明了蒸汽机、内燃机、电动机等动力机械。(1)蒸汽机是先用燃料将锅炉里的水加热，利用水产生的蒸汽顶起活塞，产生动力。能量转化环节多，利用率低。(2)内燃机(燃料发动机)，是一种通过使燃料在

3、机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力。燃料主要是石油燃料，排出的废气中含有害气体的成分较高。(3)电动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，产生动力。2.汽车燃料、能源的变迁自汽车问世以来，它使用的燃料经历了从煤到汽油的变迁。煤、石油短时间内不可再生，大量消耗煤、石油还带来了一些环境问题，如温室效应、酸雨、雾霾等。燃料电池电动汽车替代内燃机动力汽车将是发展趋势。燃料电池是一种直接将燃料的化学能转化为电能的装置。从理论上来讲，只要连续供给燃料，燃料电池便能连续发电，能量转化效率高，且比能量高、无噪音，无污染，正在成为理想的能源利用方式。燃料电池的主要构成组件为：电极(Electr

4、ode)、电解质隔膜(Electrolyte Membrane)与集电器。现在需要研究电极、电解质等电池基本构成材料的性质和材料之间的相容性。问题讨论1.下表列出1 mol常用燃料完全燃烧生成CO2(g)及H2O(l)时放出的热量，结合燃烧反应，解答下列问题：燃料氢气煤的主要成分碳(C)天然气的主要成分甲烷乙醇汽油的主要成分之一辛烷(C8H18)放出热量/kJ286393.58901 3665 500(1)写出表中五种物质燃烧的化学方程式，分析相同物质的量各物质消耗氧气由大到小的顺序。(2)从燃烧产物分析，最环保的燃料是_。(3)一般来说，与氧气接触面积大，耗氧量小，含碳燃料燃烧越充分，表中四

5、种含碳燃料燃烧时产生污染物最少的是_。氢气甲烷(4)分别计算1 g上述五种燃料完全燃烧，放出的热量。(5)从资源、污染、热值的角度你选用哪种车用燃料？提示天然气或乙醇、汽油2.某同学根据所查阅的资料，绘制了三种可燃物在空气中发生燃烧反应的能量变化示意图。根据示意图，你认为可燃物_(填“A”“B”或“C”)更适合用作车用燃料，选择的理由是_。A可燃物A、B燃烧放出的能量差不多，比可燃物C多，但A点燃所需能量低，更容易点火3.汽车尾气中含有150200种化合物，其中对人体健康造成危害的主要有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等。目前解决汽车尾气污染问题所采取的措施主要有哪些？提示发展新能源汽车(纯电动汽车，燃料电池汽车等)；将汽车尾气通过净化装置，转化后再排放。当高温的汽车尾气通过净化装置时，催化剂将增强一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物三种气体的活性，促使其进行一定的氧化还原反应。其中，一氧化碳在高温下被氧化成无色、无毒的二氧化碳气体，碳氢化合物在高温下被氧化成水和二氧化碳，氮氧化物转化为氮气和氧气。因此，这三种对人体健康有害的气体都变成了无害气体，汽车尾气得以净化。4.从化学反应中能量变化的角度分析，选择车用燃料时主要应考虑哪些因素？提示选择汽车燃