第六章 研究与实践2 了解车用能源(课件)-【高考领航】2023-2024学年高中化学必修第二册同步核心辅导与测评（人教版）

研究与实践2　了解车用能源(教师独具) 1 能源危机是当前全球性的问题，“开源节流”是应对能源危机的重要举措。 (1)2022北京冬奥会使用氢氧燃料电池汽车作为主运力开展示范运营服务，是迄今为止在重大国际赛事中投入规模最大的。氢氧燃料电池汽车在行驶过程中只排放水，因此被称为“终极环保车”， 其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是________(填字母)。 A．该电池工作时电能转化为化学能 B．该电池中电极a是正极 C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a 例 题 1 D．该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O E．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 F．氢氧燃料电池使用过程中，负极材料的活性一定比正极材料大 (2)已知1 mol甲醇燃烧放热726.5 kJ，在直接以甲醇为燃料的电池中，消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。 1 解析：(1)氢氧燃料电池中通入燃料氢气的一极为负极，则电极a为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极为正极，则电极b为正极，发生还原反应，电池总反应为2H2＋O2===2H2O。燃料电池属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，故A错误；根据分析，电池中电极a处通入的为氢气，则该电极为负极，故B错误；根据分析，该燃料电池电极a为负极，电极b为正极，外电路中电流由电极b流向a，电子的流向与电流的方向相反，由电极a通过导线流向电极b，故C错误；根据分析，该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，故D正确；氢氧燃料电池不需要将氢气和氧气储藏在电池内，E正确；氢氧燃料电池的两极材料可以相同，所以负极材料的活性不一定比正极材料大，F错误。 1 答案：(1)DE　(2)96.6% 1 [知识拓展] 1．汽车能源发展史 (1)蒸汽汽车：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。 (2)汽油汽车：1885年，德国工程师卡尔·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。 (3)电力汽车：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。 1 (4)新能源汽车：在能源和环保的压力下，新能源汽车将成为未来汽车的发展方向。新能源汽车主要包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、氢动力汽车、超级电容汽车等。 2．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。 1 (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。 1 (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。 1 [强化训练] 1．近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油的主要原因是 (　　) 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 1 2．车用燃料随着科技的发展越来越多元化，已知完全燃烧1 mol氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)分别释放出285.8 kJ、283.0 kJ、5518.0 kJ、890.3 kJ热量，下列有关车用燃料的说法正确的是 (　　) A．辛烷来自石油，是一种可再生能源 B．相同质量的H2、CO、CH4、C8H18完全燃烧时，放出热量最多的是C8H18 C．氢气可作为未来车用能源的主要燃料 D．甲烷是一种清洁能源，燃烧时不产生任何污染 C 1 解析：C　辛烷来自石油，是一种不可再生能源，A项错误；根据题给信息，每克物质完全燃烧时放出的热量分别为H2 142.9 kJ，CO 10.1 kJ，C8H18 48.4 kJ，CH4 55.6 kJ，则相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最多的是H2，B项错误；燃烧等质量的氢气放出的热量最多，且其燃烧