1、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 第2章 化学键 化学反应规律 1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与能量变化的关联，利用化学反应分析、解决实际问题，形成“科学态度与社会责任”的化学核心素养。2通过设计安全气囊，初步形成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实际问题的思路。3勇于进行科学探究，逐步形成“科学探究与创新意识”的化学核心素养。1庚烷(C7H16)燃烧的化学方程式：_。C7H1611O2点燃 7CO28H2O2庚烷燃烧反应的能量变化与物质内部能量的关系3为汽车选用安全气囊的气体发生剂时，要考虑所选物质的性质，还 要
2、关 注 所 发 生 反 应 中 的 _、_ 和 反 应 的_。4NaN3 常温下较稳定，受撞击时可迅速分解，产生氮气和金属钠，同时释放大量的热。物质变化能量变化化学反应速率项目活动 1 选择车用燃料目前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。目前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。1庚烷(C7H16)是汽油的主要成分之一。请利用图示的说法说明庚烷燃烧过程中发生能量变化的本质原因。提示：C7H1611O2点燃
3、7CO28H2O。因为庚烷燃烧过程中断裂 CH、CC、OO 键吸收的能量 E1 远小于新形成 CO、OH 键释放的能量 E2，故此反应会放出大量的能量。2汽车尾气中都含有哪些污染物？分别是如何产生的？提示：汽车排放的尾气中含有多种污染空气的有害气体，主要有烃不完全氧化产物 CO，电火花放电使气缸中的 N2 与 O2 反应生成的氮氧化物，以及汽油中的硫氧发生化合反应生成的 SO2 等。3如何解决汽车尾气带来的环境污染问题？提示：在汽车排气管上安装填充有催化剂的催化转化器，加速有害气体的转化。使用汽油发动机和电动机驱动的混合动力汽车，实现了低消耗和低排放。使用以天然气、液化石油气、氢气为燃料的机动
4、车，从根本上大大降低汽车尾气对环境的污染。1化学反应选择应遵循的原则(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：操作是否简便、易行。2环境污染工业尾气的主要成分硫酸工厂尾气 SO2、O2、N2 等，一般用氨水吸收 硝酸工厂尾气 NO、NO2、N2、O2 等，一般用 NaOH 溶液吸收 高炉煤气CO、CO2、N2 等，一般回收利用炼钢烟气Fe2O3 烟尘、CO 等，一般回收利用氯碱工业Cl2，一般用 NaOH 溶液吸收项
5、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，越来越受到人们的重视。现代安全气囊系统由碰撞传感器、缓冲气囊、气体发生器及其控制系统等组成。请查阅相关资料，尝试思考解决下列问题。1汽车安全气囊中通常加入什么物质？气囊中产生的是什么气体？提示：安全气囊中通常装入的是叠氮化钠(NaN3)，受到剧烈撞击时迅速分解生成大量氮气，所以气囊中产生的气体是氮气。2如果你是设计师，你会同时在安全气囊中加入哪些其他物质，为什么？提示：金属钠具有腐蚀性，可加入 Fe2O3 与其反应生成铁和较为安全的氧化钠；此反应放出大量的热量，可加入 NH4NO3 吸收这些热量，发生分解反应，生成 N2O 和水蒸气。
6、3通过为安全气囊系统选择气体发生剂，你对化学反应的利用有了哪些新的认识？提示：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。目前使用的气体发生剂主要由叠氮化钠、三氧化二铁、硝酸铵等物质按一定比例混合而成。发生反应的原理如下：12NaN3=2Na3N22NH4NO3=N2O2H2O3Fe2O36Na=2Fe3Na2O1 3 5 2 4 6 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C 禁止汽车使用含铅汽油，是为了避免铅形成的化合物污染大气。2 1 3
7、4 5 6 2习总书记说“绿水青山就是金山银山”。保护生态环境是提高全体人民生活质量的重要举措。下列措施不利于保护生态环境的是()A推广使用燃煤脱硫技术防治 SO2 污染，减少重金属、农药和难分解有机物的排放B实施绿色化学，即利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染C加大石油、煤炭的开采速度，增加化石燃料的供应量D开发新能源和新制冷剂，减少 CO2 和氟氯烃等物质的大量排放答案 C3 1 2 4 5 6 3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
8、染物。目前正在研究和开发一种催化式排气净化器，以PtRh 及 CuOCr2O3 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低。下列有关说法中正确的是()3 1 2 4 5 6 A汽油的来源是石油的常压、减压分馏B机动车必须使用无铅汽油是因为它可使催化剂中毒，制约了催化剂的研究和开发CNO 等氮的氧化物对空气的污染是十分严重的，它们不仅使人和动物中毒，产生疾病，更是破坏大气臭氧层的主要因素D如改用柴油作为汽车的燃料，则可以相对减小汽车尾气对大气的污染答案 C4 1 2 3 5 6 4汽车尾气主要含有二氧化碳、一氧
9、化碳、二氧化硫、一氧化氮等物质，是造成城市空气污染的主要因素之一。请回答下列问题。(1)汽车尾气中的一氧化碳来自_，一氧化氮来自_。汽车尾气对环境的危害主要有_(至少填两种)。4 1 2 3 5 6(2)氮气和氧气反应生成一氧化氮的能量变化值如图所示，则由该反 应 生 成 2 mol NO 时，应 _(填“释 放”或“吸收”)_kJ 能量。答案(1)有机物不完全燃烧 气缸中 N2 和 O2 的反应 光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏、温室效应(任选两种均可)(2)吸收 1832 4 5 1 3 6 5如图是汽车安全气囊打开时的情境。安全气囊中含有叠氮化钠(NaN3)等物质。(1)叠氮化钠(NaN3)
10、在受到猛烈撞击下会分解成两种单质，其中一种是空气中体积分数最大的气体。请写出该反应的化学方程式：_，要产生 42 g 氮气，理论上需要_g 叠氮化钠分解。2 4 5 1 3 6(2)叠氮化钠(NaN3)是由钠离子和叠氮根离子构成，叠氮根离子还能跟铜、铅等金属离子形成叠氮化物，写出叠氮化铜的化学式：_。2 4 5 1 3 6 解析(1)叠氮化钠(NaN3)在受到猛烈撞击下会分解成两种单质，其中一种是空气中体积分数最大的气体，则该气体是氮气，根据质量守恒定律，生成的另一种物质是钠，反应的化学方程式为2NaN3=2Na3N2。2 4 5 1 3 6 设理论上需要叠氮化钠的质量为 x，2NaN3=2N
11、a3N2130 84x42 g13084x42 g x65 g(2)叠氮化钠(NaN3)是由钠离子和叠氮根离子构成，叠氮根离子为1 价，则形成叠氮化铜的化学式为 Cu(N3)2。答案(1)2NaN3=2Na3N2 65(2)Cu(N3)22 4 1 3 6 5 6汽车尾气(含有烃类、SO2 与 NO 等物质)是城市空气的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂钯合金作催化剂)。它的特点是使 CO 和 NO 反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及 SO2 的转化。(1)下列说法错误的是_。ACO 和 NOx 反应的化学方程式为 2xCO2NOx
12、=催化剂2xCO2N2B上述方法的缺点是由于 CO2 增多，会大大提高空气的酸度C多植树造林，增大绿化面积，可有效控制城市空气各种污染源D汽车改用天然气为燃料或开发氢能源，都会减少对空气的污染2 4 1 3 6 5(2)写出 CO 与 NO 反应的化学方程式：_。(3)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度，其原因是_。2 4 1 3 6 5(4)控制城市空气污染源的方法可以有_(填序号)。A开发氢能源 B使用电动车C植树造林D戴上呼吸面具(5)汽下尾气可引起光化学烟雾，主要是_气体。形成酸雨主要是_气体，在尾气转化中，主要还会产生_气体，造成温室效应。2 4 1 3 6 5 解析
13、(1)酸雨主要是由于 SO2 的大量排放引起的，光化学烟雾主要是由氮氧化物和碳氢化合物的排放引起的。题中信息有 CO 和NO 反应，生成可参与大气循环的无毒气体，并促使 SO2 转化。反应后 CO2 有增加，自然界中的光合作用要消耗 CO2，因此，从全球来看影响不大。(2)由 CO、NO 的组成元素及有关物质的性质知，生成的无毒气体只能是 CO2 和 N2，即 2CO2NO=催化剂N22CO2。2 4 1 3 6 5(3)根据接触法制硫酸的反应原理可知，SO2可被催化氧化成 SO3，所以 SO2 经“催化转化器”被转化(氧化)为 SO3，最后形成硫酸酸雾。(4)要控制城市的污染源，采取的方法只能是使用不能产生污染的清洁能源，所以选 AB。(5)汽车尾气中可引起光化学烟雾的是氮的氧化物，形成酸雨的主要气体是 SO2，产生温室效应的是 CO2。2 4 1 3 6 5 答案(1)BC(2)2CO2NO=催化剂N22CO2(3)该催化器可促进 SO2 的转化，SO2 可被催化氧化成 SO3，然后SO3H2O=H2SO4(4)AB(5)NO、NO2 SO2 CO2谢谢观看 THANK YOU!