魯科版選修1 主題3課題3汽車燃料清潔化 學(xué)案.doc

化學(xué)魯科版選修1主題3課題3汽車燃料清潔化學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.了解汽車的燃料汽油的主要化學(xué)成分和在汽車中的作用原理。2了解汽車尾氣的主要成分及處理措施。3了解汽車燃料清潔化的原因及汽車動力的發(fā)展方向。4通過汽車燃料清潔化的學(xué)習(xí)，體會化學(xué)知識在實(shí)際生活中的應(yīng)用。1.了解汽車的燃料汽油的主要化學(xué)成分和在汽車中的作用原理。2了解汽車尾氣的主要成分及處理措施。一、從汽油談起1汽油及其性質(zhì)：汽油是分子中含有_個(gè)碳原子的烴的_物，含有的烷烴主要是_、_、_和_。汽油的沸點(diǎn)較低，在_之間，完全燃燒生成_和_；不完全燃燒則會有_和_生成，這是汽缸里產(chǎn)生積炭的原因。2汽油抗爆震的程度以_的大小來衡量，_越高，抗爆震程度越高。汽油所含分子支鏈多的鏈烴、芳香烴、環(huán)烷烴的比例越高，它的抗爆震性_；所含直鏈烴分子越多，它的抗爆震性_；目前，部分城市已禁止使用_，代替四乙基鉛作為汽油抗震劑的是_。3汽車尾氣含有多種污染空氣的有害氣體，主要有_、_、_等。處理措施是在汽車的排氣管上安裝_裝置，使有害氣體轉(zhuǎn)化為_氣體。預(yù)習(xí)交流汽油與柴油在用途上有什么差別？汽油的辛烷值代表了什么問題？二、汽車燃料的清潔化1汽車排放的尾氣中，除含有_、_、_等有毒氣體之外，還排放出沒有_以及完全燃燒后生成的_、_、有毒有害物質(zhì)鉛、鎘、砷等。汽車尾氣是城市大氣的主要污染源。它們對人體健康和植物都有嚴(yán)重的危害。2要從根本上杜絕有害氣體的產(chǎn)生，汽車燃料必須_。所謂清潔燃料車就是以_和_為燃料的機(jī)動車。汽車最理想的清潔燃料是_，因?yàn)樵谌紵嗤|(zhì)量的煤、汽油和氫氣的情況下，_釋放的能量最多，而且沒有_和_，不會污染環(huán)境。預(yù)習(xí)交流汽車的燃料除汽油和柴油外，還有什么其他代用燃料？使用這些代用燃料是從什么角度考慮的？答案：一、1.511混合己烷(c6h14)庚烷(c7h16) 辛烷(c8h18)壬烷(c9h20)70150 水蒸氣二氧化碳一氧化碳碳單質(zhì)2“辛烷值”“辛烷值”越好越差含鉛汽油 甲基叔丁基醚(mtbe)3一氧化碳氮氧化物二氧化硫催化轉(zhuǎn)化器 無害預(yù)習(xí)交流：答案：汽油是當(dāng)今汽車最常用的燃料，汽車的名稱也由此而來。汽油是由石油中加工提煉出來的碳?xì)浠衔?。液體燃料因?yàn)閾]發(fā)性高，易汽化成氣體，與空氣混合后便可成為供汽油發(fā)動機(jī)點(diǎn)燃的可燃混合氣。柴油也是由石油中提煉出來的，它作為柴油發(fā)動機(jī)用的燃油，在與壓縮高溫空氣混合后自燃著火。目前大部分重型載貨汽車使用柴油做燃料。辛烷值就是人們一般所說的汽油的標(biāo)號值。商品汽油按汽油在汽缸中燃燒時(shí)抗爆震燃燒性能的優(yōu)劣區(qū)分，標(biāo)記為辛烷值 90#、93#、95#、97#或更高，標(biāo)號數(shù)值就相應(yīng)標(biāo)示這種汽油的辛烷值大小。標(biāo)號愈大，辛烷值越高，表示汽油的抗爆震性能越好，耗油也越省。二、1.conoxso2燃燒的烴二氧化碳?xì)怏w 炭黑粉塵2清潔化壓縮天然氣液化石油氣氫氣氫氣灰渣廢氣預(yù)習(xí)交流：答案：除汽油和柴油外，汽車的代用燃料有多種，如液化石油氣(簡稱lpg)，這是通過低溫加壓方式將石油氣轉(zhuǎn)化成的液體燃料。類似的燃料還有液化天然氣(簡稱lng)、壓縮天然氣(cng)、甲醇、酒精、菜油等。使用代用燃料往往是出于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保狀況和資源情況的考慮，而無論使用以上哪一種燃料，都有其一定的利弊，因此必須具體分析和應(yīng)用。在預(yù)習(xí)中還有哪些問題需要你在聽課時(shí)加以關(guān)注？請?jiān)谙铝斜砀裰凶鰝€(gè)備忘吧！我的學(xué)困點(diǎn)我的學(xué)疑點(diǎn)一、常用燃料汽油機(jī)動車尾氣(含有烴類、no、co2、co、so2等物質(zhì))是城市大氣污染的主要污染源之一，對汽車尾氣的治理方法之一是在汽車的排氣管上安裝“催化轉(zhuǎn)換器”(用pt-pd合金做催化劑)，使no和co反應(yīng)生成可參與生態(tài)環(huán)境循環(huán)的氣體，并促使烴類燃燒及so2的轉(zhuǎn)化。請據(jù)此回答下列問題：(1)機(jī)動車尾氣可導(dǎo)致的環(huán)境污染有_。溫室效應(yīng)臭氧層損耗酸雨光化學(xué)煙霧 白色污染abcd(2)寫出no和co反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(3)“催化轉(zhuǎn)換器”在一定程度上提高了空氣的酸度，其原因是_。光化學(xué)煙霧的成因、危害及治理途徑？1汽油的組成分子中含有511個(gè)碳原子的烴的混合物。主要是己烷、庚烷、辛烷和壬烷。2汽油的燃燒(1)完全燃燒生成co2和h2oc5h128o25co26h2o(2)不完全燃燒有co和碳單質(zhì)生成(汽缸積炭的原因)c5h123o25c6h2o2c5h1211o210co12h2o3汽油的作用原理汽油進(jìn)入汽缸后，經(jīng)電火花點(diǎn)燃迅速燃燒，產(chǎn)生的熱氣體做功推動活塞往復(fù)運(yùn)動產(chǎn)生動力，使汽車前進(jìn)。4汽油的來源(1)石油的分餾。(2)石油的催化裂化。5汽油的標(biāo)號與抗震性(1)汽油的抗爆震的程度以辛烷值的大小來衡量。(2)辛烷值也就是我們常說的汽油標(biāo)號。(3)汽油中所含分子支鏈多的鏈烴、芳香烴、環(huán)烷烴的比例越高，它的抗爆震性越好。(4)常用抗爆震劑四乙基鉛pb(c2h5)4、甲基叔丁基醚(mtbe)。6汽車尾氣及處理措施(1)汽車尾氣若空氣不足，則會產(chǎn)生co有害氣體；若空氣過量，則產(chǎn)生氮氧化物nox，如n2o2=2no,2noo2=2no2，其中co、nox都是空氣污染物。汽車尾氣中的有害氣體主要有co、氮氧化物、so2等。(2)尾氣處理在汽車的排氣管上安裝填充催化劑的催化裝置，使有害氣體co、nox轉(zhuǎn)化為co2和n2，例如：2co2no=2co2n2。措施缺陷：(1)無法消除硫的氧化物對環(huán)境的污染，還加速了so2向so3的轉(zhuǎn)化，使排出的廢氣酸度升高。(2)只能減少，無法從根本上杜絕有害氣體產(chǎn)生。二、汽車燃料的清潔化有效地利用現(xiàn)有能源和開發(fā)新能源已受到各國的普遍重視。(1)可用改進(jìn)汽油組成的辦法來改善汽油的燃燒性能。例如，加入ch3oc(ch3)3來生產(chǎn)“無鉛汽油”。ch3oc(ch3)3分子中必存在的原子間連接形式有_(填編號)。(2)天然氣的燃燒產(chǎn)物無毒、熱值高，而且管道輸送方便，將成為我國西部開發(fā)的重點(diǎn)之一。天然氣常和石油伴生，其主要的成分是_。能說明它是正四面體而非正方形平面結(jié)構(gòu)的理由是_(填編號)。其一氯取代物不存在同分異構(gòu)體其二氯取代物不存在同分異構(gòu)體甲烷極難溶于水它的四個(gè)氫原子完全相同(3)新型燃?xì)淦囈蜒邪l(fā)多年，它清潔衛(wèi)生、噪聲低、啟動快、行駛穩(wěn)等，但是昂貴的氫氣讓人買得起車用不起氣，看來有效開發(fā)利用氫能源，將成為能源領(lǐng)域的新熱點(diǎn)，你認(rèn)為以下可供開發(fā)又較經(jīng)濟(jì)的制氫方法是_(填編號)。電解水鋅和稀硫酸反應(yīng)光解海水其次，制得純氫氣后還需要解決的問題是_(寫出其中一個(gè))。由國家科技部、全國“清潔汽車”行動協(xié)調(diào)小組、北京市政府和中國石油化工集團(tuán)聯(lián)合主辦的第三屆北京國際電動汽車、清潔燃料汽車展覽會上，來自20多個(gè)國家的汽車巨頭及數(shù)十家國內(nèi)企業(yè)、科研院所，爭相把最新研制的電動車、清潔燃料汽車及相關(guān)技術(shù)帶到人們面前，讓人們感受到“清潔汽車”時(shí)代就要來臨。請?jiān)诓殚嗁Y料的基礎(chǔ)上，探究出現(xiàn)“清潔汽車”的原因是什么？可以取代石油制品作為汽車動力的清潔能源有哪些？1汽車燃料清潔化的原因使用尾氣催化裝置只能減少有害氣體的排放量，無法從根本上杜絕有害氣體的產(chǎn)生，而要有效地杜絕有害氣體的產(chǎn)生，汽車燃料就必須清潔化。2清潔燃料車壓縮天然氣和液化石油氣為燃料的機(jī)動車。清潔燃料車的優(yōu)點(diǎn)：(1)大大降低了對環(huán)境的污染(排放的co、nox等比汽油汽車下降90%以上)；(2)發(fā)動機(jī)汽缸幾乎不產(chǎn)生積炭現(xiàn)象；(3)可延長發(fā)動機(jī)的使用壽命。3汽車最理想的清潔燃料氫氣(1)h2是汽車最理想的清潔燃料的原因：相同質(zhì)量的煤、汽油和氫氣，氫氣釋放能量最多；氫氣燃燒后生成水，不會污染環(huán)境。(2)氫做燃料需要解決的問題：大量廉價(jià)氫的制??；安全貯氫。(3)兩種方便的制氫方法：光電池電解水制氫；人工模仿光合作用制氫。4其他動力汽車氫氧燃料電池汽車氫氧燃料電池的優(yōu)點(diǎn)：高效率、無噪音、零污染。缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴。答案：一、活動與探究：答案：(1)c(2)2no2co2co2n2(3)產(chǎn)生了較多的co2以及so2轉(zhuǎn)化為酸性更強(qiáng)的so3解析：co2是主要的溫室效應(yīng)氣體；烴類、no等是破壞臭氧層的主要?dú)怏w；所有的酸性氣體都可以導(dǎo)致酸雨的形成；大量的烴類、no和co在環(huán)境條件適宜、陽光照射下可以產(chǎn)生光化學(xué)煙霧；而“白色污染”是指不可降解塑料的污染。 no和co在催化劑的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成可參加生態(tài)循環(huán)的氣體，所以第(2)問的答案為2no2co2co2n2。酸雨的形成與大氣中含有的酸性氣體有關(guān)，機(jī)動車尾氣中已經(jīng)含有了co2和so2等酸性氣體，而“催化轉(zhuǎn)換器”的存在又使co轉(zhuǎn)化為酸性氣體co2，使so2轉(zhuǎn)化為酸性更強(qiáng)的so3，所以說“催化轉(zhuǎn)換器”在一定程度上提高了空氣的酸度。思考與交流：答案：成因：在強(qiáng)日照和低溫度逆溫氣象條件下，大氣中的烴類與no在陽光輻射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的二次污染物與一次污染物混合形成光化學(xué)煙霧。危害：(1)光化學(xué)煙霧為白色、紫色或黃褐色，使能見度降低；(2)由于它有特殊的刺激性，可使人眼睛紅腫流淚，刺激黏膜與呼吸道，并誘發(fā)其他疾??；(3)具有強(qiáng)氧化性，可使金屬腐蝕、橡膠開裂、植物葉片發(fā)黃。治理：(1)汽車尾氣是造成光化學(xué)煙霧的主要原因，應(yīng)加以控制以減少尾氣中nox的排放；(2)用清潔能源替代化石燃料。二、活動與探究：答案：(1)(2)ch4(3)貯存、運(yùn)輸和安全燃燒(任選一條即可)解析：(1)根據(jù)有機(jī)物的排列方式可知分子中均為單鍵。(2)ch4的二氯取代物無同分異構(gòu)體可證明其結(jié)構(gòu)為正四面體。(3)法經(jīng)濟(jì)實(shí)用，h2的貯存、運(yùn)輸和安全燃燒是需解決的主要問題。思考與交流：答案：汽車作為推動人類文明向前躍進(jìn)的現(xiàn)代社會產(chǎn)物，在給人類生活帶來便捷舒適的同時(shí)，對自然生態(tài)環(huán)境的惡化也有難以推卸的責(zé)任。據(jù)報(bào)道城市大氣的污染物主要來自工業(yè)污染和汽車尾氣，近年來汽車持有量增長率已達(dá)20%, 99%的一氧化碳和一氧化氮的排放來源于汽車尾氣。所以電動車、清潔燃料汽車及相關(guān)技術(shù)出現(xiàn)是必然的?？尚〗M討論，得出探究結(jié)果?，F(xiàn)在汽車使用的主要燃料是汽油，汽車之所以會產(chǎn)生污染主要是因其產(chǎn)生的尾氣會污染大氣，所以要想解決汽車的污染問題，就需要解決汽車的尾氣污染問題，可考慮的途徑主要有三種：把排放的尾氣及時(shí)處理，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)再排放；改變汽車的燃料，使其產(chǎn)生的尾氣無污染，從根本上杜絕有害氣體的產(chǎn)生；直接改變汽車的動力，例如用太陽能等，使汽車不產(chǎn)生尾氣，這樣也不會產(chǎn)生污染?，F(xiàn)在汽車使用的主要燃料汽油來自石油，而石油是非再生資源，并非取之不盡，用之不竭。不用多久，就可能消耗殆盡，而且汽車排放出大量廢氣和發(fā)出噪音，污染環(huán)境，危害人們的身體健康。因此，汽車制造商在不斷完善發(fā)動機(jī)的燃燒系統(tǒng)，采用先進(jìn)的電子控制技術(shù)和高性能的污染物凈化裝置，使用無鉛汽油等的同時(shí)，投入巨額資金，研制污染排放少、有利于環(huán)境保護(hù)的代用燃料汽車。就世界范圍而言，最成功的代用燃料是液化石油氣(lpg)和壓縮天然氣(cng)。1城市大氣中鉛污染的主要來源是()。a鉛筆的隨意丟棄b使用含鉛汽油的汽車尾氣c蓄電池的使用 d化妝品的大量使用2植物及其廢棄物可以制取乙醇燃料，下列關(guān)于乙醇燃料的說法錯誤的是()。a它是一種再生能源b乙醇易燃燒，污染小c乙醇只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)做燃料d糧食作物是制乙醇的重要原料3選擇氫氣作為新型能源的理由是()。煤、石油含量有限，而自然界中水含有大量氫每千克氫氣燃燒放出熱量是相同質(zhì)量汽油的3倍h、h是制造氫彈的原料氫氣燃燒的產(chǎn)物對環(huán)境污染極小a bc d4以節(jié)能減排為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟(jì)是保持社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。下列做法違背發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的是()。a發(fā)展氫能和太陽能b限制塑料制品的使用c提高原子利用率，發(fā)展綠色化學(xué)d盡量用純液態(tài)有機(jī)物代替水做溶劑5隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，能源問題已經(jīng)越來越引起人們的重視?？茖W(xué)家們預(yù)言，未來最理想的燃料是綠色植物，即將植物的秸稈(主要成分是纖維素)用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┧獬善咸烟牵賹⑵咸烟寝D(zhuǎn)化成乙醇，用做燃料。(1)寫出將綠色植物的秸稈轉(zhuǎn)化為乙醇的化學(xué)方程式：_。(2)已知：c2h5oh(l)3o2(g)=2co2(g)3h2o(l)h1 367 kjmol1ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h890 kjmol1若某種植物的秸稈含纖維素約50%，由植物秸稈經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化得到乙醇原料的總利用率為80%，則用1 000 g秸稈為原料制得的乙醇燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量與_l甲烷完全燃燒產(chǎn)生的熱量相當(dāng)(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。答案：1b解析：人們?yōu)榱颂岣咂偷目贡鹦?，向汽油中加入了抗震劑四乙基鉛，導(dǎo)致含鉛汽油燃燒時(shí)產(chǎn)生鉛的化合物。因此，各類使用含鉛汽油的機(jī)動車廢氣排放成為城市大氣中鉛污染的主要來源。2c解析：乙醇不僅在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可做燃料，而且還可作為內(nèi)燃機(jī)等的燃料。3c解析：燃燒熱量高、污染小，可再生是氫氣作為新能源的優(yōu)點(diǎn)。4d解析：氫能和太陽能都屬于清潔能源，能夠起到節(jié)能減排作用，a項(xiàng)正確；塑料制品是石油化工產(chǎn)品，消耗大量的化石燃料，限制其使用可以實(shí)現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展，b項(xiàng)正確；綠色化學(xué)的目標(biāo)是達(dá)到100%的原子利用率，實(shí)現(xiàn)零排放，c項(xiàng)正確；液態(tài)有機(jī)物作