第二章 微项目 研究车用燃料——利用化学反应解决实际问题 （第一课时） 导学案 2023-2024学年高一下学期化学鲁科版（2019）必修第二册

郫都区第四中学化学教研组 研究车用燃料 ——利用化学反应解决实际问题 （第一课时） 学习目标： 1、通过实验感知不同燃料燃烧热值，能从物质及能量的角度评价燃料的使用价值，尝试选择、优化车用燃料，建立化学反应中化学变化与能量变化的关联。 2、 通过实验模拟汽车尾气中有害物质的产生，深度思考尾气处理的方式，体会化工生产中反应条件的选择问题，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。 3、通过设计原电池装置让小车动起来，体会化学电源对提高生活质量的重要意义，强化绿色化学观念和可持续发展意识。 学习过程： 课前案 温故知新 活动形式 活动过程与结果 自主学习 独立完成 一：化学反应中能量变化的本质是什么？并画出甲烷燃烧过程中的能量变化图。 已知：1mol甲烷共价键断裂需要吸收1656 KJ能量，1mol氧气共价键断裂需要吸收994 KJ能量，形成二氧化碳和水放出3458 KJ能量。 三：请标出右图中铜锌原电池中的正负极，并填写下列问题。 负极：___________________________________________________; 正极：___________________________________________________； 总反应方程式：___________________________________________________； 电子导体中电子移动方向：________________________； 离子导体中离子移动方向：________________________。 构成原电池的基本要素：_____________________________________________________ _____________________________________________________ 课中案 活动元一 实验感知 燃料选择( 16 min) 活动时间 活动形式 活动过程与结果 1min 3min 4min 3min 5min 观看了解 独立思考 完成学案 小组合作 完成实验 讨论交流 完成学案 观看思考 阅读资料 讨论交流 微课：化学反应可以做什么？ 庚烷(C7H16)是汽油的主要成分之一，已知庚烷在汽缸会发生反应 C7H16(g)＋11O2(g) 7CO2(g)＋8H2O(g)。 (1)试从化学键的角度计算1 mol庚烷燃烧产生CO2和水蒸气所释放的能量。 则：1 mol庚烷燃烧产生CO2和水蒸气所释放能量为 (2）试用能量变化图像表示庚烷燃烧释放能量过程:E 【实验一】根据提供的材料进行实验： 实验材料：焦炭，木材，酒精，丁烷打火机，坩埚钳，石棉网 实验操作：将以下物质点燃，比较物质燃烧的难易程度，同时使用温度传感器依次测量木材，酒精，丁烷火焰外焰的温度，记录实验数据。 图2-4-3中适合作为车用燃料的是_______________。 【思考】从化学反应中能量变化的角度分析，选择车用燃料时主要应考虑哪些因素？同时，请结合资料卡片，还需要考虑哪些问题？ 【微课】汽油在空气中的燃烧 【资料卡片】 燃料 化学式 燃点（℃） 热值（1000千焦/千克） 价格（每吨） 木材 (C6H10O5)n 290 12 6000 酒精 C2H6O 75 30.2 6775 丁烷 C4H10 287 45.6 3600 汽油 C7H16 427 47 4029 焦炭 主要成分C 450-650 30 2000 根据所给热值数据结合自己的实验，预测汽油燃烧火焰的温度 问题1：实验测得数据和预测数据一致吗？ 问题2: 传感器探头上黑色物质是什么？对温度传感器测量温度有什么影响？ 问题3：根据汽油燃烧的现象说明了汽油燃烧过程中有哪些问题？推测汽车尾气中的含碳污染物。 问题4：根据资料显示乙醇的价格比汽油高且热值低，为什么还要推广乙醇汽油的使用？ 活动元二 深度思考 尾气处理( 12 min) 活动时间 活动形式 活动过程与结果 5min 4min 3min 合作实验 交流讨论 完成学案 阅读教材完成学案 思考交流 【资料卡片】汽油汽车电火花点火:利用火花塞两电极间电弧放电原理点火。 实验二：模拟汽车内缸点火装置 器材：电弧式打火机，淀粉碘化钾试纸，蒸馏水 实验操作：用蒸馏水将淀粉碘化钾试纸湿润，将湿润的淀粉碘化钾试纸放在打火机上方，进行点火，观察现象 实验现象：_________________________________________________ 实验结论：_________________________________________________ 【阅读教材66页】 (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 、 、 、 、 、______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 ， NOx来自 ， 二氧化硫来自于 ，碳氢化合物来自燃料未燃烧或未完全燃烧的燃油、润滑油及其产物等。 【应用】汽车尾气处理方案：汽车尾气处理即将有毒气体变成无毒气体，排放到大气中，如将CO转化为 ，将NOx转化为 ，减少对大气环境的污染。从氧化还原反应的角度分析，尾气处理中CO是 剂，NOx是 剂。 写出CO和NO反应的化学反应方程式：________________________________ 【思考】汽车尾气的CO 具有还原性，NO具有氧化性，两者可以发生反应（吉布斯自由能为-688.46KJ/mol，吉布斯自由能小于0，反应可以自发进行）但是为什么尾气中还存在这两种物质呢？可能的原因有哪些？ 活动元三：实验探究 绿色出行(12 min) 活动时间 活动形式 活动过程与结果 10min 合作实验 分享交流 画出设计的装置简图 目的：根据原电池工作原理，利用已有的实验用品，设计一套电池装置，让小车动起来。 器材：稀盐酸(10-5 mol/L)，氢氧化钠（4mol/L），镁片，铝片，石墨片，电动小车，烧杯 2min 观看微课 微课【氢能源汽车】 课堂反思：通过本节课学习，你的收获，感悟…… 课后案 微项目：研究汽车安全气囊。 （研究车用燃料及安全气囊——利用化学反应解决实际问题 第二课时） 4 学科网（北京）股份有限公司 $$