第6章 第1节 研究与实践2 了解车用能源(教师用书独具)-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一化学必修第二册教师用书（人教版2019）

了解车用能源(教师用书独具) 研究与实践2 第六章　第一节 <<< 【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。 1.下表列出1 mol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： 思考提升 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(CH4) ④乙醇(C2H6O) ⑤汽油的主要成分之一辛烷(C8H18) 放出热量/kJ 286 393.5 890 1 366 5 500 (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。 思考提升 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(CH4) ④乙醇(C2H6O) ⑤汽油的主要成分之一辛烷(C8H18) 放出热量/kJ 286 393.5 890 1 366 5 500 思考提升 提示　(1)①2H2+O2 2H2O， ②C+O2 CO2， ③CH4+2O2 CO2+2H2O， ④C2H6O+3O2 2CO2+3H2O， ⑤2C8H18+25O2 16CO2+18H2O， 辛烷>乙醇>甲烷>碳>氢气。 (2)从燃烧产物分析，最环保的燃料是　　　　。  (3)一般来说，与氧气接触面积越大，耗氧量越小，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　　　　。  思考提升 氢气 甲烷 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(CH4) ④乙醇(C2H6O) ⑤汽油的主要成分之一辛烷(C8H18) 放出热量/kJ 286 393.5 890 1 366 5 500 (4)分别计算1 g上述五种燃料完全燃烧，放出的热量。 思考提升 提示　①H2：286 kJ×=143 kJ， ②C：393.5 kJ×≈32.8 kJ， ③CH4：890 kJ×≈55.6 kJ， ④C2H6O：1 366 kJ×≈29.7 kJ， ⑤C8H18：5 500 kJ×≈48.2 kJ。 (5)从资源、污染、热值(1 g物质完全燃烧时所放出的热量)的角度你选用哪种车用燃料？ 思考提升 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(CH4) ④乙醇(C2H6O) ⑤汽油的主要成分之一辛烷(C8H18) 放出热量/kJ 286 393.5 890 1 366 5 500 提示　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____________________ ____________________________________________________________。 思考提升 A 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 可燃物A、B燃烧放 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？ 思考提升 思考提升 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角度分析，选择车用燃料时主要应考虑哪些因素？ 思考提升 提示　选择车用燃料时，既要考虑燃料发生化学反应时释放能量的多少，也要考虑达到燃料燃点时需要吸收能量的多少，还要考虑燃料的来源、价格以及生成物对环境的影响等因素，做到既经济实惠又趋利避害。 本课结束 第六章　第一节 <<< $$ 研究与实践2　了解车用能源(教师用书独具) 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1 mol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(CH4) ④乙醇(C2H6O) ⑤汽油的主要成分之一辛烷(C8H18) 放出热量/kJ 286 393.5 890 1 366 5 500 (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，与氧气接触面积越大，耗氧量越小，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1 g上述五种燃料完全燃烧，放出的热量。 (5)从资源、污染、热值(1 g物质完全燃烧时所放出的热量)的角度你选用哪种车用燃料？ 提示　(1)①2H2+O22H2O， ②C+O2CO2， ③CH4+2O2CO2+2H2O， ④C2H6O+3O22CO2+3H2O， ⑤2C8H18+25O216CO2+18H2O， 辛烷>乙醇>甲烷>碳>氢气。 (2)氢气　(3)甲烷 (4)①H2：286 kJ×=143 kJ， ②C：393.5 kJ×≈32.8 kJ， ③CH4：890 kJ×≈55.6 kJ， ④C2H6O：1 366 kJ×≈29.7 kJ， ⑤C8H18：5 500 kJ×≈48.2 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角度分析，选择车用燃料时主要应考虑哪些因素？ 提示　选择车用燃料时，既要考虑燃料发生化学反应时释放能量的多少，也要考虑达到燃料燃点时需要吸收能量的多少，还要考虑燃料的来源、价格以及生成物对环境的影响等因素，做到既经济实惠又趋利避害。 学科网（北京）股份有限公司 $$