鲁科版选修1 主题3课题3汽车燃料清洁化 学案.doc

化学鲁科版选修1主题3课题3汽车燃料清洁化学习要求学习要点1.了解汽车的燃料汽油的主要化学成分和在汽车中的作用原理。2了解汽车尾气的主要成分及处理措施。3了解汽车燃料清洁化的原因及汽车动力的发展方向。4通过汽车燃料清洁化的学习，体会化学知识在实际生活中的应用。1.了解汽车的燃料汽油的主要化学成分和在汽车中的作用原理。2了解汽车尾气的主要成分及处理措施。一、从汽油谈起1汽油及其性质：汽油是分子中含有_个碳原子的烃的_物，含有的烷烃主要是_、_、_和_。汽油的沸点较低，在_之间，完全燃烧生成_和_；不完全燃烧则会有_和_生成，这是汽缸里产生积炭的原因。2汽油抗爆震的程度以_的大小来衡量，_越高，抗爆震程度越高。汽油所含分子支链多的链烃、芳香烃、环烷烃的比例越高，它的抗爆震性_；所含直链烃分子越多，它的抗爆震性_；目前，部分城市已禁止使用_，代替四乙基铅作为汽油抗震剂的是_。3汽车尾气含有多种污染空气的有害气体，主要有_、_、_等。处理措施是在汽车的排气管上安装_装置，使有害气体转化为_气体。预习交流汽油与柴油在用途上有什么差别？汽油的辛烷值代表了什么问题？二、汽车燃料的清洁化1汽车排放的尾气中，除含有_、_、_等有毒气体之外，还排放出没有_以及完全燃烧后生成的_、_、有毒有害物质铅、镉、砷等。汽车尾气是城市大气的主要污染源。它们对人体健康和植物都有严重的危害。2要从根本上杜绝有害气体的产生，汽车燃料必须_。所谓清洁燃料车就是以_和_为燃料的机动车。汽车最理想的清洁燃料是_，因为在燃烧相同质量的煤、汽油和氢气的情况下，_释放的能量最多，而且没有_和_，不会污染环境。预习交流汽车的燃料除汽油和柴油外，还有什么其他代用燃料？使用这些代用燃料是从什么角度考虑的？答案：一、1.511混合己烷(c6h14)庚烷(c7h16) 辛烷(c8h18)壬烷(c9h20)70150 水蒸气二氧化碳一氧化碳碳单质2“辛烷值”“辛烷值”越好越差含铅汽油 甲基叔丁基醚(mtbe)3一氧化碳氮氧化物二氧化硫催化转化器 无害预习交流：答案：汽油是当今汽车最常用的燃料，汽车的名称也由此而来。汽油是由石油中加工提炼出来的碳氢化合物。液体燃料因为挥发性高，易汽化成气体，与空气混合后便可成为供汽油发动机点燃的可燃混合气。柴油也是由石油中提炼出来的，它作为柴油发动机用的燃油，在与压缩高温空气混合后自燃着火。目前大部分重型载货汽车使用柴油做燃料。辛烷值就是人们一般所说的汽油的标号值。商品汽油按汽油在汽缸中燃烧时抗爆震燃烧性能的优劣区分，标记为辛烷值 90#、93#、95#、97#或更高，标号数值就相应标示这种汽油的辛烷值大小。标号愈大，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燃烧的烃二氧化碳气体 炭黑粉尘2清洁化压缩天然气液化石油气氢气氢气灰渣废气预习交流：答案：除汽油和柴油外，汽车的代用燃料有多种，如液化石油气(简称lpg)，这是通过低温加压方式将石油气转化成的液体燃料。类似的燃料还有液化天然气(简称lng)、压缩天然气(cng)、甲醇、酒精、菜油等。使用代用燃料往往是出于当地的环保状况和资源情况的考虑，而无论使用以上哪一种燃料，都有其一定的利弊，因此必须具体分析和应用。在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点一、常用燃料汽油机动车尾气(含有烃类、no、co2、co、so2等物质)是城市大气污染的主要污染源之一，对汽车尾气的治理方法之一是在汽车的排气管上安装“催化转换器”(用pt-pd合金做催化剂)，使no和co反应生成可参与生态环境循环的气体，并促使烃类燃烧及so2的转化。请据此回答下列问题：(1)机动车尾气可导致的环境污染有_。温室效应臭氧层损耗酸雨光化学烟雾 白色污染abcd(2)写出no和co反应的化学方程式：_。(3)“催化转换器”在一定程度上提高了空气的酸度，其原因是_。光化学烟雾的成因、危害及治理途径？1汽油的组成分子中含有511个碳原子的烃的混合物。主要是己烷、庚烷、辛烷和壬烷。2汽油的燃烧(1)完全燃烧生成co2和h2oc5h128o25co26h2o(2)不完全燃烧有co和碳单质生成(汽缸积炭的原因)c5h123o25c6h2o2c5h1211o210co12h2o3汽油的作用原理汽油进入汽缸后，经电火花点燃迅速燃烧，产生的热气体做功推动活塞往复运动产生动力，使汽车前进。4汽油的来源(1)石油的分馏。(2)石油的催化裂化。5汽油的标号与抗震性(1)汽油的抗爆震的程度以辛烷值的大小来衡量。(2)辛烷值也就是我们常说的汽油标号。(3)汽油中所含分子支链多的链烃、芳香烃、环烷烃的比例越高，它的抗爆震性越好。(4)常用抗爆震剂四乙基铅pb(c2h5)4、甲基叔丁基醚(mtbe)。6汽车尾气及处理措施(1)汽车尾气若空气不足，则会产生co有害气体；若空气过量，则产生氮氧化物nox，如n2o2=2no,2noo2=2no2，其中co、nox都是空气污染物。汽车尾气中的有害气体主要有co、氮氧化物、so2等。(2)尾气处理在汽车的排气管上安装填充催化剂的催化装置，使有害气体co、nox转化为co2和n2，例如：2co2no=2co2n2。措施缺陷：(1)无法消除硫的氧化物对环境的污染，还加速了so2向so3的转化，使排出的废气酸度升高。(2)只能减少，无法从根本上杜绝有害气体产生。二、汽车燃料的清洁化有效地利用现有能源和开发新能源已受到各国的普遍重视。(1)可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能。例如，加入ch3oc(ch3)3来生产“无铅汽油”。ch3oc(ch3)3分子中必存在的原子间连接形式有_(填编号)。(2)天然气的燃烧产物无毒、热值高，而且管道输送方便，将成为我国西部开发的重点之一。天然气常和石油伴生，其主要的成分是_。能说明它是正四面体而非正方形平面结构的理由是_(填编号)。其一氯取代物不存在同分异构体其二氯取代物不存在同分异构体甲烷极难溶于水它的四个氢原子完全相同(3)新型燃氢汽车已研发多年，它清洁卫生、噪声低、启动快、行驶稳等，但是昂贵的氢气让人买得起车用不起气，看来有效开发利用氢能源，将成为能源领域的新热点，你认为以下可供开发又较经济的制氢方法是_(填编号)。电解水锌和稀硫酸反应光解海水其次，制得纯氢气后还需要解决的问题是_(写出其中一个)。由国家科技部、全国“清洁汽车”行动协调小组、北京市政府和中国石油化工集团联合主办的第三届北京国际电动汽车、清洁燃料汽车展览会上，来自20多个国家的汽车巨头及数十家国内企业、科研院所，争相把最新研制的电动车、清洁燃料汽车及相关技术带到人们面前，让人们感受到“清洁汽车”时代就要来临。请在查阅资料的基础上，探究出现“清洁汽车”的原因是什么？可以取代石油制品作为汽车动力的清洁能源有哪些？1汽车燃料清洁化的原因使用尾气催化装置只能减少有害气体的排放量，无法从根本上杜绝有害气体的产生，而要有效地杜绝有害气体的产生，汽车燃料就必须清洁化。2清洁燃料车压缩天然气和液化石油气为燃料的机动车。清洁燃料车的优点：(1)大大降低了对环境的污染(排放的co、nox等比汽油汽车下降90%以上)；(2)发动机汽缸几乎不产生积炭现象；(3)可延长发动机的使用寿命。3汽车最理想的清洁燃料氢气(1)h2是汽车最理想的清洁燃料的原因：相同质量的煤、汽油和氢气，氢气释放能量最多；氢气燃烧后生成水，不会污染环境。(2)氢做燃料需要解决的问题：大量廉价氢的制取；安全贮氢。(3)两种方便的制氢方法：光电池电解水制氢；人工模仿光合作用制氢。4其他动力汽车氢氧燃料电池汽车氢氧燃料电池的优点：高效率、无噪音、零污染。缺点：价格昂贵。答案：一、活动与探究：答案：(1)c(2)2no2co2co2n2(3)产生了较多的co2以及so2转化为酸性更强的so3解析：co2是主要的温室效应气体；烃类、no等是破坏臭氧层的主要气体；所有的酸性气体都可以导致酸雨的形成；大量的烃类、no和co在环境条件适宜、阳光照射下可以产生光化学烟雾；而“白色污染”是指不可降解塑料的污染。 no和co在催化剂的作用下发生氧化还原反应，生成可参加生态循环的气体，所以第(2)问的答案为2no2co2co2n2。酸雨的形成与大气中含有的酸性气体有关，机动车尾气中已经含有了co2和so2等酸性气体，而“催化转换器”的存在又使co转化为酸性气体co2，使so2转化为酸性更强的so3，所以说“催化转换器”在一定程度上提高了空气的酸度。思考与交流：答案：成因：在强日照和低温度逆温气象条件下，大气中的烃类与no在阳光辐射下发生光化学反应，产生的二次污染物与一次污染物混合形成光化学烟雾。危害：(1)光化学烟雾为白色、紫色或黄褐色，使能见度降低；(2)由于它有特殊的刺激性，可使人眼睛红肿流泪，刺激黏膜与呼吸道，并诱发其他疾病；(3)具有强氧化性，可使金属腐蚀、橡胶开裂、植物叶片发黄。治理：(1)汽车尾气是造成光化学烟雾的主要原因，应加以控制以减少尾气中nox的排放；(2)用清洁能源替代化石燃料。二、活动与探究：答案：(1)(2)ch4(3)贮存、运输和安全燃烧(任选一条即可)解析：(1)根据有机物的排列方式可知分子中均为单键。(2)ch4的二氯取代物无同分异构体可证明其结构为正四面体。(3)法经济实用，h2的贮存、运输和安全燃烧是需解决的主要问题。思考与交流：答案：汽车作为推动人类文明向前跃进的现代社会产物，在给人类生活带来便捷舒适的同时，对自然生态环境的恶化也有难以推卸的责任。据报道城市大气的污染物主要来自工业污染和汽车尾气，近年来汽车持有量增长率已达20%, 99%的一氧化碳和一氧化氮的排放来源于汽车尾气。所以电动车、清洁燃料汽车及相关技术出现是必然的。可小组讨论，得出探究结果。现在汽车使用的主要燃料是汽油，汽车之所以会产生污染主要是因其产生的尾气会污染大气，所以要想解决汽车的污染问题，就需要解决汽车的尾气污染问题，可考虑的途径主要有三种：把排放的尾气及时处理，使其达到排放标准再排放；改变汽车的燃料，使其产生的尾气无污染，从根本上杜绝有害气体的产生；直接改变汽车的动力，例如用太阳能等，使汽车不产生尾气，这样也不会产生污染。现在汽车使用的主要燃料汽油来自石油，而石油是非再生资源，并非取之不尽，用之不竭。不用多久，就可能消耗殆尽，而且汽车排放出大量废气和发出噪音，污染环境，危害人们的身体健康。因此，汽车制造商在不断完善发动机的燃烧系统，采用先进的电子控制技术和高性能的污染物净化装置，使用无铅汽油等的同时，投入巨额资金，研制污染排放少、有利于环境保护的代用燃料汽车。就世界范围而言，最成功的代用燃料是液化石油气(lpg)和压缩天然气(cng)。1城市大气中铅污染的主要来源是()。a铅笔的随意丢弃b使用含铅汽油的汽车尾气c蓄电池的使用 d化妆品的大量使用2植物及其废弃物可以制取乙醇燃料，下列关于乙醇燃料的说法错误的是()。a它是一种再生能源b乙醇易燃烧，污染小c乙醇只能在实验室内做燃料d粮食作物是制乙醇的重要原料3选择氢气作为新型能源的理由是()。煤、石油含量有限，而自然界中水含有大量氢每千克氢气燃烧放出热量是相同质量汽油的3倍h、h是制造氢弹的原料氢气燃烧的产物对环境污染极小a bc d4以节能减排为基础的低碳经济是保持社会可持续发展的战略举措。下列做法违背发展低碳经济的是()。a发展氢能和太阳能b限制塑料制品的使用c提高原子利用率，发展绿色化学d尽量用纯液态有机物代替水做溶剂5随着现代工业的发展，能源问题已经越来越引起人们的重视。科学家们预言，未来最理想的燃料是绿色植物，即将植物的秸秆(主要成分是纤维素)用适当的催化剂水解成葡萄糖，再将葡萄糖转化成乙醇，用做燃料。(1)写出将绿色植物的秸秆转化为乙醇的化学方程式：_。(2)已知：c2h5oh(l)3o2(g)=2co2(g)3h2o(l)h1 367 kjmol1ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h890 kjmol1若某种植物的秸秆含纤维素约50%，由植物秸秆经过一系列转化得到乙醇原料的总利用率为80%，则用1 000 g秸秆为原料制得的乙醇燃料燃烧所产生的热量与_l甲烷完全燃烧产生的热量相当(标准状况下)。答案：1b解析：人们为了提高汽油的抗爆震性，向汽油中加入了抗震剂四乙基铅，导致含铅汽油燃烧时产生铅的化合物。因此，各类使用含铅汽油的机动车废气排放成为城市大气中铅污染的主要来源。2c解析：乙醇不仅在实验室内可做燃料，而且还可作为内燃机等的燃料。3c解析：燃烧热量高、污染小，可再生是氢气作为新能源的优点。4d解析：氢能和太阳能都属于清洁能源，能够起到节能减排作用，a项正确；塑料制品是石油化工产品，消耗大量的化石燃料，限制其使用可以实现社会的可持续发展，b项正确；绿色化学的目标是达到100%的原子利用率，实现零排放，c项正确；液态有机物作