新教材同步必修第二冊 研究與實(shí)踐 了解車用能源【化學(xué)課外】

1、研究與實(shí)踐了解車用能源第六章第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)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(zhuǎn)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(jī)；1770年，法國人古諾研制出了世界上第一輛蒸汽機(jī)驅(qū)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(qū)動前輪運(yùn)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(jī)，1876年德國人奧托又對萊諾的發(fā)明進(jìn)行了改進(jìn)提高，使得氣體燃料與空氣的混合更為充分，進(jìn)而提高

2、了氣體發(fā)動機(jī)的熱效率。但無論是蒸汽機(jī)還是氣體燃料發(fā)動機(jī)，由于龐大的體積、復(fù)雜的管道系統(tǒng)以及偏低的熱效率，使得其在汽車上的應(yīng)用無法實(shí)現(xiàn)。直到19世紀(jì)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(diǎn)，使得汽車進(jìn)入20世紀(jì)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(jié)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(jī)、內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)等動力機(jī)械。(1)蒸汽機(jī)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(zhuǎn)化環(huán)節(jié)多，利用率低。(2)內(nèi)燃機(jī)(燃料發(fā)動機(jī))，是一種通過使燃料在

3、機(jī)器內(nèi)部燃燒，并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)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(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式電動機(jī)器，它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)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(nèi)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(yīng)、酸雨、霧霾等。燃料電池電動汽車替代內(nèi)燃機(jī)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(xué)能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gòu)成組件為：電極(Electr

4、ode)、電解質(zhì)隔膜(Electrolyte Membrane)與集電器?，F(xiàn)在需要研究電極、電解質(zhì)等電池基本構(gòu)成材料的性質(zhì)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(jié)合燃燒反應(yīng)，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(zhì)燃燒的化學(xué)方程式，分析相同物質(zhì)的量各物質(zhì)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(xué)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(yīng)的能量變化示意圖。根據(jù)示意圖，你認(rèn)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(diǎn)燃所需能量低，更容易點(diǎn)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?xì)浠衔铩⒌趸锏?。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(zhuǎn)化后再排放。當(dāng)高溫的汽車尾氣通過凈化裝置時，催化劑將增強(qiáng)一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸锶N氣體的活性，促使其進(jìn)行一定的氧化還原反應(yīng)。其中，一氧化碳在高溫下被氧化成無色、無毒的二氧化碳?xì)怏w，碳?xì)浠衔镌诟邷叵卤谎趸伤投趸迹趸镛D(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕?。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(xué)反應(yīng)中能量變化的角度分析，選擇車用燃料時主要應(yīng)考慮哪些因素？提示選擇汽車燃