化學魯科版選修1主題3課題3汽車燃料清潔化學習要求學習要點1.了解汽車的燃料汽油的主要化學成分和在汽車中的作用原理。2了解汽車尾氣的主要成分及處理措施。3了解汽車燃料清潔化的原因及汽車動力的發展方向。4通過汽車燃料清潔化的學習，體會化學知識在實際生活中的應用。1.了解汽車的燃料汽油的主要化學成分和在汽車中的作用原理。2了解汽車尾氣的主要成分及處理措施。一、從汽油談起1汽油及其性質：汽油是分子中含有_個碳原子的烴的_物，含有的烷烴主要是_、_、_和_。汽油的沸點較低，在_之間，完全燃燒生成_和_；不完全燃燒則會有_和_生成，這是汽缸里產生積炭的原因。2汽油抗爆震的程度以_的大小來衡量，_越高，抗爆震程度越高。汽油所含分子支鏈多的鏈烴、芳香烴、環烷烴的比例越高，它的抗爆震性_；所含直鏈烴分子越多，它的抗爆震性_；目前，部分城市已禁止使用_，代替四乙基鉛作為汽油抗震劑的是_。3汽車尾氣含有多種污染空氣的有害氣體，主要有_、_、_等。處理措施是在汽車的排氣管上安裝_裝置，使有害氣體轉化為_氣體。預習交流汽油與柴油在用途上有什么差別？汽油的辛烷值代表了什么問題？二、汽車燃料的清潔化1汽車排放的尾氣中，除含有_、_、_等有毒氣體之外，還排放出沒有_以及完全燃燒后生成的_、_、有毒有害物質鉛、鎘、砷等。汽車尾氣是城市大氣的主要污染源。它們對人體健康和植物都有嚴重的危害。2要從根本上杜絕有害氣體的產生，汽車燃料必須_。所謂清潔燃料車就是以_和_為燃料的機動車。汽車最理想的清潔燃料是_，因為在燃燒相同質量的煤、汽油和氫氣的情況下，_釋放的能量最多，而且沒有_和_，不會污染環境。預習交流汽車的燃料除汽油和柴油外，還有什么其他代用燃料？使用這些代用燃料是從什么角度考慮的？答案：一、1.511混合己烷(c6h14)庚烷(c7h16) 辛烷(c8h18)壬烷(c9h20)70150 水蒸氣二氧化碳一氧化碳碳單質2“辛烷值”“辛烷值”越好越差含鉛汽油 甲基叔丁基醚(mtbe)3一氧化碳氮氧化物二氧化硫催化轉化器 無害預習交流：答案：汽油是當今汽車最常用的燃料，汽車的名稱也由此而來。汽油是由石油中加工提煉出來的碳氫化合物。液體燃料因為揮發性高，易汽化成氣體，與空氣混合后便可成為供汽油發動機點燃的可燃混合氣。柴油也是由石油中提煉出來的，它作為柴油發動機用的燃油，在與壓縮高溫空氣混合后自燃著火。目前大部分重型載貨汽車使用柴油做燃料。辛烷值就是人們一般所說的汽油的標號值。商品汽油按汽油在汽缸中燃燒時抗爆震燃燒性能的優劣區分，標記為辛烷值 90#、93#、95#、97#或更高，標號數值就相應標示這種汽油的辛烷值大小。標號愈大，辛烷值越高，表示汽油的抗爆震性能越好，耗油也越省。二、1.conoxso2燃燒的烴二氧化碳氣體 炭黑粉塵2清潔化壓縮天然氣液化石油氣氫氣氫氣灰渣廢氣預習交流：答案：除汽油和柴油外，汽車的代用燃料有多種，如液化石油氣(簡稱lpg)，這是通過低溫加壓方式將石油氣轉化成的液體燃料。類似的燃料還有液化天然氣(簡稱lng)、壓縮天然氣(cng)、甲醇、酒精、菜油等。使用代用燃料往往是出于當地的環保狀況和資源情況的考慮，而無論使用以上哪一種燃料，都有其一定的利弊，因此必須具體分析和應用。在預習中還有哪些問題需要你在聽課時加以關注？請在下列表格中做個備忘吧！我的學困點我的學疑點一、常用燃料汽油機動車尾氣(含有烴類、no、co2、co、so2等物質)是城市大氣污染的主要污染源之一，對汽車尾氣的治理方法之一是在汽車的排氣管上安裝“催化轉換器”(用pt-pd合金做催化劑)，使no和co反應生成可參與生態環境循環的氣體，并促使烴類燃燒及so2的轉化。請據此回答下列問題：(1)機動車尾氣可導致的環境污染有_。溫室效應臭氧層損耗酸雨光化學煙霧 白色污染abcd(2)寫出no和co反應的化學方程式：_。(3)“催化轉換器”在一定程度上提高了空氣的酸度，其原因是_。光化學煙霧的成因、危害及治理途徑？1汽油的組成分子中含有511個碳原子的烴的混合物。主要是己烷、庚烷、辛烷和壬烷。2汽油的燃燒(1)完全燃燒生成co2和h2oc5h128o25co26h2o(2)不完全燃燒有co和碳單質生成(汽缸積炭的原因)c5h123o25c6h2o2c5h1211o210co12h2o3汽油的作用原理汽油進入汽缸后，經電火花點燃迅速燃燒，產生的熱氣體做功推動活塞往復運動產生動力，使汽車前進。4汽油的來源(1)石油的分餾。(2)石油的催化裂化。5汽油的標號與抗震性(1)汽油的抗爆震的程度以辛烷值的大小來衡量。(2)辛烷值也就是我們常說的汽油標號。(3)汽油中所含分子支鏈多的鏈烴、芳香烴、環烷烴的比例越高，它的抗爆震性越好。(4)常用抗爆震劑四乙基鉛pb(c2h5)4、甲基叔丁基醚(mtbe)。6汽車尾氣及處理措施(1)汽車尾氣若空氣不足，則會產生co有害氣體；若空氣過量，則產生氮氧化物nox，如n2o2=2no,2noo2=2no2，其中co、nox都是空氣污染物。汽車尾氣中的有害氣體主要有co、氮氧化物、so2等。(2)尾氣處理在汽車的排氣管上安裝填充催化劑的催化裝置，使有害氣體co、nox轉化為co2和n2，例如：2co2no=2co2n2。措施缺陷：(1)無法消除硫的氧化物對環境的污染，還加速了so2向so3的轉化，使排出的廢氣酸度升高。(2)只能減少，無法從根本上杜絕有害氣體產生。二、汽車燃料的清潔化有效地利用現有能源和開發新能源已受到各國的普遍重視。(1)可用改進汽油組成的辦法來改善汽油的燃燒性能。例如，加入ch3oc(ch3)3來生產“無鉛汽油”。ch3oc(ch3)3分子中必存在的原子間連接形式有_(填編號)。(2)天然氣的燃燒產物無毒、熱值高，而且管道輸送方便，將成為我國西部開發的重點之一。天然氣常和石油伴生，其主要的成分是_。能說明它是正四面體而非正方形平面結構的理由是_(填編號)。其一氯取代物不存在同分異構體其二氯取代物不存在同分異構體甲烷極難溶于水它的四個氫原子完全相同(3)新型燃氫汽車已研發多年，它清潔衛生、噪聲低、啟動快、行駛穩等，但是昂貴的氫氣讓人買得起車用不起氣，看來有效開發利用氫能源，將成為能源領域的新熱點，你認為以下可供開發又較經濟的制氫方法是_(填編號)。電解水鋅和稀硫酸反應光解海水其次，制得純氫氣后還需要解決的問題是_(寫出其中一個)。由國家科技部、全國“清潔汽車”行動協調小組、北京市政府和中國石油化工集團聯合主辦的第三屆北京國際電動汽車、清潔燃料汽車展覽會上，來自20多個國家的汽車巨頭及數十家國內企業、科研院所，爭相把最新研制的電動車、清潔燃料汽車及相關技術帶到人們面前，讓人們感受到“清潔汽車”時代就要來臨。請在查閱資料的基礎上，探究出現“清潔汽車”的原因是什么？可以取代石油制品作為汽車動力的清潔能源有哪些？1汽車燃料清潔化的原因使用尾氣催化裝置只能減少有害氣體的排放量，無法從根本上杜絕有害氣體的產生，而要有效地杜絕有害氣體的產生，汽車燃料就必須清潔化。2清潔燃料車壓縮天然氣和液化石油氣為燃料的機動車。清潔燃料車的優點：(1)大大降低了對環境的污染(排放的co、nox等比汽油汽車下降90%以上)；(2)發動機汽缸幾乎不產生積炭現象；(3)可延長發動機的使用壽命。3汽車最理想的清潔燃料氫氣(1)h2是汽車最理想的清潔燃料的原因：相同質量的煤、汽油和氫氣，氫氣釋放能量最多；氫氣燃燒后生成水，不會污染環境。(2)氫做燃料需要解決的問題：大量廉價氫的制取；安全貯氫。(3)兩種方便的制氫方法：光電池電解水制氫；人工模仿光合作用制氫。4其他動力汽車氫氧燃料電池汽車氫氧燃料電池的優點：高效率、無噪音、零污染。缺點：價格昂貴。答案：一、活動與探究：答案：(1)c(2)2no2co2co2n2(3)產生了較多的co2以及so2轉化為酸性更強的so3解析：co2是主要的溫室效應氣體；烴類、no等是破壞臭氧層的主要氣體；所有的酸性氣體都可以導致酸雨的形成；大量的烴類、no和co在環境條件適宜、陽光照射下可以產生光化學煙霧；而“白色污染”是指不可降解塑料的污染。 no和co在催化劑的作用下發生氧化還原反應，生成可參加生態循環的氣體，所以第(2)問的答案為2no2co2co2n2。酸雨的形成與大氣中含有的酸性氣體有關，機動車尾氣中已經含有了co2和so2等酸性氣體，而“催化轉換器”的存在又使co轉化為酸性氣體co2，使so2轉化為酸性更強的so3，所以說“催化轉換器”在一定程度上提高了空氣的酸度。思考與交流：答案：成因：在強日照和低溫度逆溫氣象條件下，大氣中的烴類與no在陽光輻射下發生光化學反應，產生的二次污染物與一次污染物混合形成光化學煙霧。危害：(1)光化學煙霧為白色、紫色或黃褐色，使能見度降低；(2)由于它有特殊的刺激性，可使人眼睛紅腫流淚，刺激黏膜與呼吸道，并誘發其他疾病；(3)具有強氧化性，可使金屬腐蝕、橡膠開裂、植物葉片發黃。治理：(1)汽車尾氣是造成光化學煙霧的主要原因，應加以控制以減少尾氣中nox的排放；(2)用清潔能源替代化石燃料。二、活動與探究：答案：(1)(2)ch4(3)貯存、運輸和安全燃燒(任選一條即可)解析：(1)根據有機物的排列方式可知分子中均為單鍵。(2)ch4的二氯取代物無同分異構體可證明其結構為正四面體。(3)法經濟實用，h2的貯存、運輸和安全燃燒是需解決的主要問題。思考與交流：答案：汽車作為推動人類文明向前躍進的現代社會產物，在給人類生活帶來便捷舒適的同時，對自然生態環境的惡化也有難以推卸的責任。據報道城市大氣的污染物主要來自工業污染和汽車尾氣，近年來汽車持有量增長率已達20%, 99%的一氧化碳和一氧化氮的排放來源于汽車尾氣。所以電動車、清潔燃料汽車及相關技術出現是必然的。可小組討論，得出探究結果。現在汽車使用的主要燃料是汽油，汽車之所以會產生污染主要是因其產生的尾氣會污染大氣，所以要想解決汽車的污染問題，就需要解決汽車的尾氣污染問題，可考慮的途徑主要有三種：把排放的尾氣及時處理，使其達到排放標準再排放；改變汽車的燃料，使其產生的尾氣無污染，從根本上杜絕有害氣體的產生；直接改變汽車的動力，例如用太陽能等，使汽車不產生尾氣，這樣也不會產生污染。現在汽車使用的主要燃料汽油來自石油，而石油是非再生資源，并非取之不盡，用之不竭。不用多久，就可能消耗殆盡，而且汽車排放出大量廢氣和發出噪音，污染環境，危害人們的身體健康。因此，汽車制造商在不斷完善發動機的燃燒系統，采用先進的電子控制技術和高性能的污染物凈化裝置，使用無鉛汽油等的同時，投入巨額資金，研制污染排放少、有利于環境保護的代用燃料汽車。就世界范圍而言，最成功的代用燃料是液化石油氣(lpg)和壓縮天然氣(cng)。1城市大氣中鉛污染的主要來源是()。a鉛筆的隨意丟棄b使用含鉛汽油的汽車尾氣c蓄電池的使用 d化妝品的大量使用2植物及其廢棄物可以制取乙醇燃料，下列關于乙醇燃料的說法錯誤的是()。a它是一種再生能源b乙醇易燃燒，污染小c乙醇只能在實驗室內做燃料d糧食作物是制乙醇的重要原料3選擇氫氣作為新型能源的理由是()。煤、石油含量有限，而自然界中水含有大量氫每千克氫氣燃燒放出熱量是相同質量汽油的3倍h、h是制造氫彈的原料氫氣燃燒的產物對環境污染極小a bc d4以節能減排為基礎的低碳經濟是保持社會可持續發展的戰略舉措。下列做法違背發展低碳經濟的是()。a發展氫能和太陽能b限制塑料制品的使用c提高原子利用率，發展綠色化學d盡量用純液態有機物代替水做溶劑5隨著現代工業的發展，能源問題已經越來越引起人們的重視。科學家們預言，未來最理想的燃料是綠色植物，即將植物的秸稈(主要成分是纖維素)用適當的催化劑水解成葡萄糖，再將葡萄糖轉化成乙醇，用做燃料。(1)寫出將綠色植物的秸稈轉化為乙醇的化學方程式：_。(2)已知：c2h5oh(l)3o2(g)=2co2(g)3h2o(l)h1 367 kjmol1ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h890 kjmol1若某種植物的秸稈含纖維素約50%，由植物秸稈經過一系列轉化得到乙醇原料的總利用率為80%，則用1 000 g秸稈為原料制得的乙醇燃料燃燒所產生的熱量與_l甲烷完全燃燒產生的熱量相當(標準狀況下)。答案：1b解析：人們為了提高汽油的抗爆震性，向汽油中加入了抗震劑四乙基鉛，導致含鉛汽油燃燒時產生鉛的化合物。因此，各類使用含鉛汽油的機動車廢氣排放成為城市大氣中鉛污染的主要來源。2c解析：乙醇不僅在實驗室內可做燃料，而且還可作為內燃機等的燃料。3c解析：燃燒熱量高、污染小，可再生是氫氣作為新能源的優點。4d解析：氫能和太陽能都屬于清潔能源，能夠起到節能減排作用，a項正確；塑料制品是石油化工產品，消耗大量的化石燃料，限制其使用可以實現社會的可持續發展，b項正確；綠色化學的目標是達到100%的原子利用率，實現零排放，c項正確；液態有機物作