第六章研究与实践2了解车用能源

研究与实践2了解车用能源研究目的1．了解汽车动力的变迁。2．从给汽车提供动力，提高能源利用率，减小环境污染等不同角度，分析和比较不同燃料与能量转化方式的优劣，体会开发新的车用能源的重要意义。材料阅读材料一汽车发展史(1)喷气式汽车1680年，英国著名科学家牛顿设想了喷气式汽车的方案，利用喷管喷射蒸汽来推动汽车，但未能制成实物。(2)蒸汽动力汽车1769年，法国人N·J·居纽制造了用煤气燃烧产生蒸汽驱动的三轮汽车。1829年，英国的詹姆斯发明了时速25千米的蒸汽车，该车可以作为大轿车使用。(3)汽油汽车1885年是汽车发明取得决定性突破的一年。德国工程师本茨和戴姆勒、英国的巴特勒分别发明了装有汽油发动机的汽车。俄国的普奇洛夫和伏洛波夫两人发明了装有内燃机的汽车。(4)电力汽车第一辆实际制造出来的电动车是由美国人安德森在1832年到1839年之间发明的。1898年，德国人波尔舍开发了名为“Lohner－Porsche”的电动车，该车采用铅酸蓄电池作为动力源。(5)现代汽车1885年德国工程师卡尔·本茨在曼海姆制造了一辆装有汽油机的三轮车。这一辆装有内燃动力机的汽车被认为是世界上真正的第一辆汽车，因为它是真正以汽油为动力源的第一辆汽车，而不是蒸汽机。(6)新能源汽车①混合动力汽车：内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。②纯电动汽车：以蓄电池提供电能作为动力。③燃料电池汽车：以燃料电池提供电能作为动力。④氢动力汽车。⑤超级电容汽车。材料二车用能源的种类(1)常规汽车燃料汽油和柴油是目前汽车最常用的燃料。通过石油炼制获得的汽油和柴油能量密度高、价格低、不易变质、便于运输，因此非常适用于点燃式发动机和压燃式发动机。(2)代用燃料发动机代用燃料指使用代用燃料来替代汽油或柴油。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。(3)燃料电池燃料电池电动汽车替代内燃机动力汽车将是发展趋势。燃料电池是一种直接将燃料的化学能转化为电能的装置。从理论上来讲，只要连续供给燃料，燃料电池便能连续发电，能量转化效率高，且能量高、无噪音、无污染，正在成为理想的能源利用方式。(4)锂电池等新型电池①车用锂电池是混合动力汽车及电动汽车的动力电池，具有能量密度高、容量大、无记忆性等优点。②石墨烯电池：是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。思考提升1．下表列出1mol常用燃料完全燃烧生成CO2(g)及H2O(l)时放出的热量，结合燃烧反应，解答下列问题：燃料①氢气②煤的主要成分碳(C)③天然气的主要成分甲烷④乙醇⑤汽油的主要成分之一辛烷(C8H18)放出热量/kJ28689013665500(1)写出表中五种物质燃烧的化学方程式，分析相同物质的量各物质消耗氧气的量由多到少的顺序。(2)从燃烧产物分析，最环保的燃料是________。(3)一般来说，与氧气接触面积大，耗氧量小，含碳燃料燃烧越充分，表中四种含碳燃料燃烧时产生污染物最少的是________。(4)分别计算1g上述五种燃料完全燃烧，放出的热量。(5)从资源、污染、热值的角度你选用哪种车用燃料？提示(1)①2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2O②C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2③CH4＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2＋2H2O④C2H6O＋3O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO2＋3H2O⑤C8H18＋eq\f(25,2)O2eq\o(=,\s\up7(点燃))8CO2＋9H2O辛烷＞乙醇＞甲烷＞碳＞氢气。(2)氢气(3)甲烷(4)①H2：286kJ×eq\f(1,2)＝143kJ②C：kJ×eq\f(1,12)≈kJ③CH4：890kJ×eq\f(1,16)≈kJ④C2H6O：1366kJ×eq\f(1,46)≈kJ⑤C8H18：5500kJ×eq\f(1,114)≈kJ。(5)天然气或乙醇、汽油。2．某同学根据所查阅的资料，绘制了三种可燃物在空气中发生燃烧反应的能量变化示意图。根据示意图，你认为可燃物________(填“A”“B”或“C”)更适合用作车用燃料，选择的理由是________________________________________________________________________。提示A可燃物A、B燃烧放出的能量差不多，比可燃物C多，但A点燃所需能量低，更容易点火3．汽车尾气中含有150～200种化合物，其中对人体健康造成危害的主要有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等。目前解决汽车尾气污染问题所采取的措施主要有哪些？提示发展新能源汽车(纯电动汽车，燃料电池汽车等)；将汽车尾气通过净化装置，转化后再排放。当高温的汽车尾气通过净化装置时，催化剂将增强一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物三种气体的活性，促使其进行一定的氧化还原反应。其中，一氧化碳在高温下被氧化成无色、无毒的二氧化碳气体，碳氢化合物在高温下被氧化成水和二氧化碳，氮氧化物转化为氮气和氧气。因此，这三种对人体健康有害的气体都变成了无害气体，汽车尾气得以净化。4．从化学反应中能量变化的