微项目研究车用燃料及安全气囊课件高一化学

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20241．了解汽车燃料，尝试选择、优化车用燃料，建立化学反应中物质变化和能量变化的关联，初步形成利用化学反应中的物质变化和能量变化指导生产实践的基本思路。2．通过设计安全气囊，初步认识从化学反应中的物质变化和能量变化及反应速率的视角科学解决问题的思路。项目学习目标新课导入汽车发展，历程回顾一.构建对化学反应的系统认识模型化学反应反应调控限度快慢反应物浓度、压强、催化剂等物质变化能量变化1.反映：物质性质2.途径：元素化合价变化、物质类别变化3.实质：旧化学键的断裂，新化学键的形成4.化学键：相邻原子间的强相互作用实质形式化学能热能化学能电能车用燃料安全气囊尾气处理项目活动1选择车用燃料1.基于能量变化本质对燃料进行初步筛选1769年居纽蒸汽三轮车1885年卡尔.本茨汽油三轮车1886年戴姆勒汽油四轮车1914年亨利.福特将汽车量产交流.讨论

汽车所用燃油有哪些类型？如何从石油中获得燃油？你了解哪些新型的汽车燃油？它有什么优点和不足？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。汽车所使用的燃料主要是汽油和柴油。而随着汽车保有量的逐年增加，汽车排放造成的环境污染问题以及石油资源逐渐匮乏的问题已不容忽视，因此各种代用燃料也得到了越来越广泛的应用。国内开发使用的发动机代用燃料包括天然气、液化石油气、甲醇、乙醇、生物质燃料、氢气以及二甲基醚等问题1.庚烷（C7H16）是汽油的主要成分之一。请利用图示的方法说明庚烷燃烧过程中发生能量变化的本质原因。已知庚烷完全燃烧的反应为：C7H16(g)＋11O2(g)7CO2(g)＋8H2O(l)则：1mol庚烷燃烧产生CO2和液态水所释放能量为

。燃点下图为三种可燃物在空气中燃烧的能量变化图，试分析哪种作汽车燃料较好？为什么？可燃物A可燃物B可燃物C选用A燃料较好，因为A达到燃点所需要的能量少且放出的热量多。除了从能量角度考虑汽车燃料外，还有哪些因素必须要考虑的呢？在汽车的气缸中只发生汽油燃烧生成二氧化碳和水的反应吗？(1)从反应物的角度主要考虑:性质、状态、价格、安全性和原料的利用率的高低。(2)从生成物的角度主要考虑:生成物是否有污染的副产物,与产物是否易分离。(3)从反应条件的角度考虑:条件是否简便、节能。(4)从操作的角度考虑：操作是不是简便、易行。2.综合考虑能量变化和物质变化对燃料进行优选：尾气问题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

、

、

、

、

、______以及微量的醛、酚、过氧化物等。(2)主要污染物来源：一氧化碳来自

，NOx来自________

，二氧化硫来自于

，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。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燃料不完全燃烧高温或放电条件下N2和O2反应含硫化合物的燃烧

催化剂----加快反应速率2.汽车尾气处理即将有毒气体变成无毒气体，排放到大气中，如将CO转化为

，将NOx转化为

，减少对大气环境的污染。从氧化还原反应的角度分析，尾气处理中CO是

剂，NOx是

剂。NO和CO生成无污染性物质的化学方程式

。CO2N2还原氧化2NO＋2CO=N2+2CO2

乙醇汽油

甲醇汽油

新能源

氢燃料

太阳能

2021年4月22日习近平主席在“领导人气候峰会”中提到中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。这是中国基于推动构建人类命运共同体的责任担当和实现可持续发展的内在要求作出的重大战略决策。项目活动2设计安全气囊安全气囊作为车身被动安全性辅助配置，它与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效的防撞保护。在汽车相撞时，汽车安全气囊可使头部受伤率减少25%，面部受伤率减少80%左右。现代安全气囊系统由碰撞传感器、气体发生器、缓冲气囊及其控制系统等组成。问题1.气体发生器中的物质应具有哪些性质？你能找到哪些符合要求的物质？目前使用的安全气囊中的成分：（1）叠氮化钠（NaN3）（2）硝酸铵（NH4NO3）（3）氧化铁（Fe2O3）能快速地产生大量气体高锰酸钾、铵盐、碳酸氢钠等易分解生成气体的物质气体发生器中的物质应具备的性质：（1）产气量大、产气速度快；（2）生成物清洁、低腐蚀性；（3）有毒成分低。2NaN32Na＋3N2↑

放出能量温度升高做保护气易燃，强还原性如何处理？高剧毒（能否替代？）叠氮化钠，又名三氮化钠，无味，无臭，无吸湿性，剧毒。在真空中加热不爆炸，可分解为金属钠和氮气。请写出反应的方程式。查阅问题2.目前，叠氮化钠（NaN3）是在汽车安全气囊系统中普遍使用的物质之一。汽车受到猛烈碰撞时，点火器点火引发叠氮化钠迅速分解，产生氮气和金属钠，同时释放大量的热。如果你是设计师，你会同时在安全气囊系统中加入哪些其他物质？为什么？选择的化学药品选择化学药品的思路每种化学药品的作用硝酸铵（NH4NO3）氧化铁（Fe2O3）叠氮化钠（NaN3）产生保护气产生大量氮气吸收反应产生的热量,同时产生气体反应除去生成的腐蚀性强的物质2NaN3===2Na＋3N2↑吸收产生的热量，同时释放大量气体。与Na反应，生成铁和较安全的氧化钠问题3.通过为安全气囊选择气体发生剂，你对化学反应的利用有了哪些新的认识？总之，研究化学反应时不仅关注所发生反应的物质变化，还要关注反应中的能量变化和化学反应速率等，科学合理地利用化学反应。从速率角度：NaN3迅速分解产生大量气体从物质变化角度：Fe2O3可与Na发生氧化还原反应从能量变化角度：NH4NO3分解为吸热反应在车用燃料及安全气囊的研究中，体现了化学科学在汽车工业发展中的作用。而汽车的材料、汽车中的电池等也与化学科学密切相关。1．近年来，我国的许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要的原因是(

)

A．提高汽油燃烧效率 B．降低汽油成本C．避免铅污染大气 D．铅资源短缺2．汽油是多种烃类的混合物，汽车的发动机中，汽油汽化后与进入汽缸的空气按一定比例混合，在引擎的电火花点燃下燃烧，产生大量热能，但进入汽缸的空气过少或过多都将在汽车尾气中产生有害的大气污染物。目前正在研究和开发一种催化式排气净化器，以Pt—Rh及CuO—Cr2O3作主体催化剂，它可将80%以上的有害尾气转化成无毒气体，但汽油中为增强其抗震性的添加剂(C2H5)4Pb会使这种转化严重降