第2章 微项目二 研究车用燃料及安全气囊—利用化学反应解决实际问题（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中化学必修第二册（鲁科版2019）

微项目二　研究车用燃料及安全气囊 ——利用化学反应解决实际问题 项目 学习 目标 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。 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问题的思路。 项目活动1　选择车用燃料 [对应学生用书P81] 一、知识准备——汽车的发展阶段 发展 阶段 第一阶段 第二阶段 蒸汽机汽车 内燃机汽车 燃料 煤 汽油 效率 较低 较高 污染物 SO2、NOx、H2S、CO及粉尘等 碳氢化合物、NOx、H2S、CO等 二、活动内容——车用燃料的选择及尾气处理 1．结合化学反应过程，车用燃料的燃烧发生哪些变化？其中的应用与危害各是什么？ 提示　车用燃料的燃烧过程除了发生物质变化外，还发生了能量变化，其中燃料燃烧生成的产物主要是二氧化碳和水，另外还有环境污染物，燃烧释放的大量的能量可以转化为汽车的动能。 2．根据下列可燃物燃烧反应的能量变化本质示意图的三种情况，分析哪种物质更适合做车用燃料？ 提示　可燃物燃烧反应的能量变化本质示意图中，E1表示断开反应物中化学键需要吸收的能量，该能量越小说明燃料越易燃烧，E2表示形成生成物中化学键释放的能量，E3表示燃料燃烧过程释放的能量，也就是提供给汽车转化为动能的能量，故E1越小，E3越大的燃料更适合做车用燃料，即可燃物A更适合做车用燃料。 3．根据化学反应的物质变化过程，分析如何处理污染环境的汽车尾气？ 提示　由于汽车运行过程中尾气是连续且快速地排放，且含有多种有害成分，所以应选择高效、多元催化剂通过化学反应转化为对环境无害的物质。 1．车用燃料的选择思路 从化学反应中能量变化的角度选择汽车燃料时，既要考虑燃料发生的化学反应所能释放能量的多少，即单位质量的燃料放热越多越好，也要考虑断开反应物中化学键需要吸收能量的多少，即燃料具有一定的稳定性且易燃烧。除此之外，还要考虑燃料的来源、价格，生成物对环境的污染等因素，做到既经济实惠又趋利避害。 2．汽车尾气的净化 [活动拓展]　由于乙醇的生产资源丰富，技术成熟，燃烧产物对环境无污染，易燃且释放的能量也较大，目前为了给汽车提供足够的动力，并且减少有害尾气的排放，汽车多使用乙醇汽油，即在汽油中加入一定比例的乙醇作为清洁的车用燃料。另外为了节约资源，更大程度地减少汽车尾气的排放开发研究新能源汽车也是人们努力的方向。 项目活动2　设计安全气囊 [对应学生用书P82] 一、知识准备——安全气囊及其常见气体发生剂 1．安全气囊是一种被动的汽车安全性辅助配置，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，它与座椅安全带配合使用，当汽车发生猛烈碰撞时，由控制系统引发气体发生器通过化学反应迅速产生大量无害气体将气囊充气至饱满的状态，弹出并展开可以为驾乘员提供有效的防撞保护。 2．目前安全气囊气体发生器中普遍使用的主要物质是叠氮化钠，其分解反应的化学方程式为2NaN32Na＋3N2↑，反应放出大量的热。 1．气体发生器中的物质应具有的主要性质是什么？ 提示　由于安全气囊是靠气体膨胀对驾乘人员进行保护的，所以气体发生器中的物质应具有的主要性质是在撞击时发生反应迅速产生大量无害气体。 2．根据叠氮化钠分解反应的物质变化和能量变化，分析其产物钠和放出的大量的热有什么危害？应如何处理？ 提示　由于钠是易燃物质，容易起火，故钠和反应放出的大量的热会对人和车造成二次伤害，应在气体发生器中加入一定的物质通过化学反应把钠消耗掉，并把放出的热量吸收掉。 1．汽车安全气囊系统中使用的作为气体发生剂的物质一般应具有生成物清洁、低腐蚀、有毒组分含量低、产气量大、产气速度快等特点。 2．目前使用的气体发生剂主要是叠氮化钠、三氧化二铁、硝酸铵等物质按一定比例混合而成。叠氮化钠受到撞击后会迅速分解产生金属钠和氮气，同时放出大量的热，这些热量被硝酸铵吸收，发生分解反应，生成一氧化二氮气体和水蒸气。同时，金属钠会与铁的氧化物反应，生成铁和较为安全的氧化钠。 [活动拓展]　选择安全气囊发生剂的思考方向 在选择安全气囊的气体发生剂时，不仅要考虑所选物质的性质，还需要关注所发生反应中的物质变化、能量变化和反应的化学反应速率，科学合理地利用化学反应。即： (1)气囊中物质常温下稳定，但在一定条件下可以迅速分解，产生大量气体，放出大量的热，将气囊弹开； (2)发生器中另外物质能快速吸收热量，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。 [对应学生用书P83] 1．(2020·辽宁鞍山第一高级中学高一期末)下表为某汽车在不同速率下所产生