新人教版高一化学必修第二册第六章第一节《化学反应与能量变化》第6课时 研究与实践：了解车用能源 教学课件（26张ppt）

(共26张PPT)
新人教版高一化学必修第二册第六章
第一节
化学反应与能量变化
化学能与电能
研究与实践：了解车用能源
【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·本茨在曼海姆制造成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:汽车燃料
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.发动机代用燃料:
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、氢气以及二甲基醚等。
材料三:燃料热值
燃料热值也叫燃料发热量,是指单位质量(指固体或液体)或单位体积(指气体)的燃料完全燃烧,燃烧产物冷却到燃烧前的温度(一般为环境温度)时所释放出来的热量。
【思考】
1.你最终选择了哪种燃料和哪种能量转化方式?你在选择时重点考虑了哪些因素?
提示:选择氢能源,化学能转化为电能。选择时考虑①来源和储量;②对环境的影响;③价格;④能量转化效率。
2.通过了解车用能源的发展过程,你得到什么启示?
提示:逐渐由传统能源向清洁、无污染、可循环的新能源转换。
3.燃料电池汽车与传统汽车相比,具有哪些优点?
提示:①零排放或近似零排放;②减少了机油泄露带来的水污染;③降低了温室气体的排放;④提高了燃油经济性;⑤提高了发动机燃烧效率;⑥运行平稳、无噪声。
【应用】
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。
请回答下列问题:
(1)下列做法不利于能源“开源节流”的是________(填序号)。?
a.大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
b.大力开采煤、石油和天然气,以满足人们日益增长的能源需求
c.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源,减少煤、石油等化石燃料的使用
d.减少资源消耗,增加资源的重复使用,注重资源的循环再生
(2)氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极):
对于氢氧燃料电池,下列叙述不正确的是________。?
A.a电极是负极,OH-移向负极
B.b电极的电极反应为O2+2H2O+4e-====4OH-
C.电池总反应式为2H2+O2
2H2O
D.电解质溶液的pH保持不变
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
点燃
====
(3)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)。?
【解析】(1)通过分析只有b项不利于能源“开源节流”。
(2)C项反应条件不是点燃,C项错;随着燃料电池的不断反应,水越来越多,KOH溶液浓度逐渐减小,pH逐渐降低,D项错。
(3)该燃料电池的理论效率=
×100%≈96.6%。
答案:(1)b
(2)CD　(3)96.6%
1.物理变化和化学变化常伴有热量的变化。试分析下列原因。
(1)一种化学冰袋中含有Na2SO4·10H2O和NH4NO3,使用时将它们混合用手搓揉就可制冷,且制冷效果能维持一段时间。试推测其制冷原因。
提示:①Na2SO4·10H2O脱水是吸热过程;②较长时间制冷是由于Na2SO4·10H2O脱水是较慢的过程;③NH4NO3溶于水会吸收热量。
(2)如图是生物燃料的生产和消费过程示意图。虽然生物燃料的使用缓解了汽车能源的紧张状况,但仍存在一些问题。
乙醇是常见生物燃料,下列有关燃料乙醇的描述正确的是_____。
A.最理想的绿色能源
B.提供的能量来自于太阳能
C.生产和消费过程对空气没有任何影响
D.生产过程中将消耗大量粮食,以避免粮食过剩
提示:从生物燃料的生产和消费示意图可以看出:乙醇燃料的使用缓解了能源紧张的情况,但其生产、使用过程中仍然产生一些环境问题,并且消耗大量粮食,也可能会从一定程度上造成粮食紧张,故A、C、D是错误的。
B
2.化学与生活密切相关,生活中很多现象蕴含着丰富的化学知识。
(1)生活中,人们会避免将铜导线与铝导线连接,因为铜、铝导线连接容易断线,你能说明其中的道理吗?
提示:将铜线和铝线直接连接时,遇到空气中的水分、二氧化碳以及其他杂质形成的电解液时,就将形成原电池。这时,铝易失去电子成为负极,腐蚀铝线,造成断线。
(2)在潮湿的空气中生铁(含碳)比纯铁易生锈,有什么道理?
提示:生铁中的铁(负极)和碳(正极)与空气中的水和氧气组成原电池,在潮湿的空气中水多,反应更快。而纯铁中碳含量少,不易腐蚀。
(3)电池是生活必需品,常见的电池类型有哪些?分别属于一次电池还是二次电池?
提示:干电池、碱性锌锰电池、纽扣电池属于一次电池;铅蓄电池、锂电池属于二次电池。
(4)电子表和电子计算器的电源通常用微型银-锌电池,电池总反应为Ag2O+H2O+Zn
Zn(OH)2+2Ag。分析该电池的正负极材料分别是什么,发生什么反应?
提示:根据原电池的工作原理可知:Zn为负极,发生氧化反应;Ag2O为正极,发生还原反应。
3.电池是我们生活中的必需品,随处可见。
(1)王亮在超市看到一种电池外壳的纸层包装印有如图的文字,请根据要求回答问题。
该电池属于哪种类型?它有什么优点和缺点?
提示:干电池或一次电池。干电池使用寿命短,常用于收音机、闹钟、相机中,是一次性电池,不可反复使用;优点是使用携带方便等。
(2)锂电池是一种新型高能电池,它以质量轻、能量高而受到了普遍重视,目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li+MnO2
LiMnO2,在正负极上发生反应的物质分别是什么?试写出负极反应的电极反应式。
提示:Li是负极,发生氧化反应,电极反应式为Li-e-
Li+;MnO2是正极。
(3)随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提上议事日程,其首要原因是什么?
提示:防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染。
谢谢大家