第2章 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-【帮课堂】2021-2022学年高一化学同步精品讲义（鲁科版2019必修第二册）

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 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，初步形成利用化学反应中的物质变化和能量变化指导生产实践的基本思路，体会化学科学对社会发展的贡献，培养“科学态度与社会责任”的学科素养。 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和方法，培养“科学探究”的精神。 一、选择车用燃料 1．车用燃料发展史 (1)1769年，法国人居纽最早使用煤作汽车燃料，这种汽车行驶速度慢，笨重而且不能长时间行驶。 (2)1885年，德国工程师卡尔·本茨制造了用汽油作燃料的汽车，这种燃料汽车行驶速度快、轻便，便于长时间、长距离行驶。 (3)现代汽车燃料仍在不断优化，现已广泛使用电能为能源的汽车，氢能源汽车也逐步走进现实生活。 2．车用燃料的反应原理 是汽油的主要成分之一，已知庚烷在汽缸会发生C7H16(g)＋11O2(g)7CO2(g)＋ 。 3．车用燃料的选择 (1)选择依据 化学键角度：断裂旧化学键吸收能量 ，形成新化学键释放能量 。 (2)燃料在汽缸工作环境：燃料燃烧易控制，不爆燃，能 燃烧。 (3)其他因素：要参考燃料的来源、价格，生成物对环境的影响等因素。 4．汽车尾气的成分及防治 (1)尾气成分：汽车尾气中含有150～200种化合物，主要对环境不利的成分为 化合物、氮氧化合物、 、 、 、硫化氢以及微量的醛、酚、过氧化物等。 (2)主要污染物来源：一氧化碳来自燃料不完全燃烧，一氧化氮来自高温或放电条件下N2和O2反应，二氧化硫来源于含硫化合物的燃烧，碳氢化合物来源于燃料未燃烧或未完全燃烧的燃油、润滑油及其产物等。 (3)尾气的防治 汽车尾气的防治，从根本上是 ，如太阳能、氢能源等。 下图为汽车尾气处理系统中“三元催化”的工作原理，试从氧化还原反应的角度，书写NO和CO在催化剂作用下生成无污染性物质的方程式2NO＋2CO ＋2CO2。 二、设计安全气囊 1．现代安全气囊系统的组成： 、 、气体发生器及其控制系统等。 2．气体发生器中的物质应有的性质： (1)气囊中物质常温下稳定，但在一定条件下可以迅速 ，产生大量 ，放出大量的热，将气囊弹开。 (2)发生器中另外物质能快速 热量，防止人被烧伤或灼伤。 (3)发生器中的物质可以迅速吸收生成的有害的腐蚀性物质，防止对人造成二次伤害。 3．已知NaN3在碰击时，会发生2NaN3===2Na＋3N2↑，同时放出大量的热，结合已有知识设计安全气囊中所加入物质及作用。 方案 选择化学试剂的思路 选择的化学药品 化学药品的作用 1 试剂发生反应放出大量气体将气囊迅速胀开，辅助试剂吸收热量及腐蚀性物质，防止二次伤害 NaN3、Fe2O3、NH4NO3 NaN3分解产生大量气体 Fe2O3吸收NaN3产生的Na NH4NO3吸收产生的热量，同时释放大量气体 2 试剂发生反应放出大量气体将气囊迅速胀开，辅助试剂吸收热量及腐蚀性物质，防止二次伤害 NaN3、Fe2O3、KClO4、NaHCO3 NaN3分解产生大量气体 Fe2O3吸收Na生成的Na2O和Fe，KClO4做助氧化剂，吸收Na生成KCl和Na2O NaHCO3吸收热量，同时释放CO2 3 试剂反应放热并放出大量气体，辅助试剂吸收热量及腐蚀性物质 NaN3、KNO3、SiO2 NaN3分解产生大量气体，KNO3吸收Na生成K2O、Na2O和N2，SiO2和生成的K2O及Na2O生成K2SiO3、Na2SiO3 写出上述三方案中相关的反应方程式： (1)Fe2O3和Na反应：Fe2O3＋6Na=== ＋2Fe。 (2)NH4NO3分解生成N2O和H2O： NH4NO3N2O↑＋2H2O。 (3)KClO4和Na生成 和KCl： KClO4＋8Na===KCl＋4Na2O。 (4)SiO2和Na2O生成 ： Na2O＋SiO2===Na2SiO3。 (5)SiO2和K2O生成 ：K2O＋SiO2===K2SiO3。 题型一：车用燃料 【例1】“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施不利于实现“碳中和”的是（ ） A．大力推广燃煤发电 B