《微項(xiàng)目研究車用燃料及安全氣囊—利用化學(xué)反應(yīng)解決實(shí)際問題》化學(xué)鍵化學(xué)反應(yīng)規(guī)律PPT
第一部分內(nèi)容：必備知識(shí)·素養(yǎng)奠基
1.常見的汽車燃料
(1)燃料通常指能夠?qū)⒆陨泶鎯?chǔ)的_____能通過化學(xué)反應(yīng)(燃燒)轉(zhuǎn)變?yōu)開__能的物質(zhì)。
(2)自從汽車問世,汽車燃料經(jīng)歷了從___到_____的變遷。
2.汽車尾氣污染及處理
(1)汽車尾氣污染
是指由汽車排放的廢氣造成的環(huán)境污染。主要污染物為_____化合物、_____化物、一氧化碳、二氧化硫、硫化氫,以及微量的醛、酚、過氧化物等,能引起光化學(xué)煙霧等。
(2)汽車尾氣處理
即汽車尾氣由原有毒氣體,變成無毒氣體,再排放到大氣中。從而可減少對(duì)大氣環(huán)境的污染。采用催化劑:將CO氧化成___,碳?xì)浠衔镅趸蒧__和___,NOx被還原成__等。
3.汽車安全氣囊氣體發(fā)生劑
(1)特點(diǎn)
汽車安全氣囊用的氣體發(fā)生劑一般具有生成物_____、低_____、有毒組分含量___、產(chǎn)氣量___、產(chǎn)氣速度___等特點(diǎn)。
(2)常見氣體發(fā)生劑種類
①成分:目前,用于汽車安全氣囊的氣體發(fā)生劑主要由_________、___________、_______等物質(zhì)按一定比例混合而成。其氧化劑主要是_____。
②原理
Ⅰ.汽車受到強(qiáng)烈撞擊時(shí),點(diǎn)火器點(diǎn)火引發(fā)疊氮化鈉分解為氮?dú)夂徒饘兮c。反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。
Ⅱ.硝酸銨吸收疊氮化鈉放出的熱量,生成一氧化二氮?dú)怏w和水蒸氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。
Ⅲ.三氧化二鐵和鈉反應(yīng),生成鐵和氧化鈉,反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。
【情境·思考】
隨著汽車應(yīng)用的日益廣泛,汽車尾氣產(chǎn)生的污染越來越嚴(yán)重,汽車尾氣的主要成分中包含的主要污染物有氮氧化物、一氧化碳、含鉛化合物等。你知道這些污染物是如何產(chǎn)生的嗎?
提示:氮氧化物是火花塞放電時(shí)空氣中的氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)產(chǎn)生的;一氧化碳是汽油中碳元素不完全燃燒產(chǎn)生的;含鉛化合物是汽油添加劑防爆劑燃燒后產(chǎn)生的。
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微項(xiàng)目研究車用燃料及安全氣囊利用化學(xué)反應(yīng)解決實(shí)際問題PPT，第二部分內(nèi)容：關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成
項(xiàng)目活動(dòng)1:選擇車用燃料
目前汽車所使用的燃料主要是汽油和柴油。而隨著汽車保有量的逐年增加,汽車尾氣排放造成的環(huán)境污染以及石油資源逐漸匱乏的問題已不容忽視,因此各種代用燃料也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)開發(fā)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料包括天然氣、液化石油氣、甲醇、乙醇、生物質(zhì)燃料、氫氣以及二甲基醚等。
(1)燃料燃燒是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)?試用圖象分析燃料燃燒過程中發(fā)生能量變化的本質(zhì)原因。
提示:燃燒是放熱反應(yīng),所以反應(yīng)物能量大于生成物能量,圖示如下:
(2) 請(qǐng)根據(jù)圖示判斷哪種燃料更適合作車用燃油?為什么?
提示:選擇燃料A。因?yàn)锳達(dá)到燃點(diǎn)所需要的能量少且放出的熱量多。
(3)如何減少汽車污染對(duì)城市環(huán)境的危害?
提示:要減少汽車污染對(duì)城市環(huán)境的危害,最有效的辦法是調(diào)整城市交通政策,大幅減少私家車數(shù)量,優(yōu)先發(fā)展公交,提倡自行車交通;同時(shí),還應(yīng)加速發(fā)展、普及環(huán)保型汽車,減少對(duì)化石燃料的依賴。使用先進(jìn)的汽車尾氣處理技術(shù),對(duì)不符合尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的汽車進(jìn)行淘汰或改造。定期清洗三元催化器,保持機(jī)動(dòng)車尾氣凈化性能。汽車尾氣中氮氧化物治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)換器”。它的特點(diǎn)是使CO與NO反應(yīng),生成無毒氣體。反應(yīng)方程式:2CO+2NO 2CO2+N2。
【探究總結(jié)】
1.化學(xué)反應(yīng)選擇應(yīng)遵循的原則
(1)從反應(yīng)物的角度主要考慮:性質(zhì)、狀態(tài)、價(jià)格、安全性和原料的利用率的高低。
(2)從生成物的角度主要考慮:生成物是否有污染的副產(chǎn)物,與產(chǎn)物是否易分離。
(3)從反應(yīng)條件的角度考慮:條件是否簡便、節(jié)能。
(4)從操作的角度考慮:操作是否簡便、易行。
2.六大工業(yè)尾氣的主要成分
【遷移應(yīng)用】
NOx是汽車尾氣中的主要污染物之一。
(1)NOx能形成酸雨,寫出NO2轉(zhuǎn)化為HNO3的化學(xué)方程式:_____________________________________。
(2)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)引發(fā)N2和O2反應(yīng),其能量變化示意圖如圖:
該反應(yīng)是________(填“放熱反應(yīng)”或“吸熱反應(yīng)”)。
(3)在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)化器,可有效降低NOx的排放。
當(dāng)尾氣中空氣不足時(shí),NOx在催化轉(zhuǎn)化器中被還原成N2排出。寫出NO被CO還原的化學(xué)方程式:____________。
【解析】(1)NO2與H2O反應(yīng)生成HNO3與NO;
(2)反應(yīng)能量變化=945 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1+2×
(-630) kJ·mol-1=+183 kJ·mol-1,反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。
(3)NO被CO還原為N2,CO被氧化為CO2。
項(xiàng)目活動(dòng)2:設(shè)計(jì)安全氣囊
安全氣囊作為車身被動(dòng)安全性輔助配置,越來越受到人們的重視。現(xiàn)代安全氣囊系統(tǒng)由碰撞傳感器、緩沖氣囊、氣體發(fā)生器及其控制系統(tǒng)等組成。
請(qǐng)查閱相關(guān)資料,嘗試思考解決下列問題。
1.氣體發(fā)生器中的物質(zhì)應(yīng)具有哪些性質(zhì)?你能找到哪些符合要求的物質(zhì)?
2.目前,疊氮化鈉(NaN3)是在汽車安全氣囊系統(tǒng)中普遍使用的物質(zhì)之一。汽車受到猛烈碰撞時(shí),點(diǎn)火器點(diǎn)火引發(fā)疊氮化鈉迅速分解,產(chǎn)生氮?dú)夂徒饘兮c,同時(shí)釋放大量的熱,如果你是設(shè)計(jì)師,你會(huì)同時(shí)在安全氣囊系統(tǒng)中加入哪些其他物質(zhì)?為什么?
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微項(xiàng)目研究車用燃料及安全氣囊利用化學(xué)反應(yīng)解決實(shí)際問題PPT，第三部分內(nèi)容：課題探究·素養(yǎng)應(yīng)用
課題任務(wù):從反應(yīng)速率和反應(yīng)限度兩方面研究合成氨條件的選擇
【情境創(chuàng)設(shè)】
弗里茨·哈伯是合成氨工業(yè)的創(chuàng)造者,1909年,成為第一個(gè)從空氣中制造出氨的科學(xué)家,使人類從此擺脫了依靠天然氮肥的被動(dòng)局面,加速世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展,因此獲得1918年瑞典科學(xué)院諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。但他的另外一面使他的獲獎(jiǎng)變得很不光彩:第一次世界大戰(zhàn)中,哈伯擔(dān)任德國化學(xué)兵工廠廠長時(shí)負(fù)責(zé)研制生產(chǎn)氯氣、芥子氣等毒氣,并使用于戰(zhàn)爭之中,造成近百萬人傷亡,是第一個(gè)把化學(xué)武器應(yīng)用于戰(zhàn)爭的人。但是合成氨以廉價(jià)的方式大規(guī)模的生產(chǎn)了氨氣,為工業(yè)、農(nóng)業(yè)提供了穩(wěn)定而充足的氨以及非游離氮,使人類擺脫了從礦石中獲得非游離氮的狀態(tài),對(duì)于人類現(xiàn)代化有不可估量的貢獻(xiàn)。
【素養(yǎng)解讀】
1.核心素養(yǎng):
(1)證據(jù)推理與模型認(rèn)知:建立認(rèn)知模型,并能運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象,揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。
(2)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí):能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價(jià)值的問題,能從問題和假設(shè)出發(fā),依據(jù)研究目的,設(shè)計(jì)探究方案。
(3)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任:具有探索未知、崇尚真理的意識(shí);具有節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。
2.素養(yǎng)目標(biāo):
通過課題的探究學(xué)習(xí),了解可逆反應(yīng)概念及影響可逆反應(yīng)速率和限度的因素。
【素養(yǎng)探究】
【探究一】從化學(xué)反應(yīng)速率角度考慮合成氨條件的選擇
1.合成氨工業(yè)的簡要流程可用方框圖表示為
(1)原料氣的制取:合成氨的原料氮?dú)夂蜌錃庖话阃ㄟ^什么途徑獲取?
(2)合成氨反應(yīng)的方程式是N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),反應(yīng)為放熱反應(yīng),請(qǐng)從反應(yīng)速率的角度討論應(yīng)
采取什么樣的條件更有利于氨氣的快速生成?
提示:影響化學(xué)反應(yīng)的因素有濃度、溫度、壓強(qiáng)和催化劑,速率越大越有利于氨氣的快速生成,所以從速率的角度考慮應(yīng)該采取高溫、高壓、加大氫氣和氮?dú)獾臐舛取⒓尤氪呋瘎┨岣叻磻?yīng)速率。
【探究二】從化學(xué)反應(yīng)限度角度考慮合成氨條件的選擇
2.根據(jù)合成氨反應(yīng)的方程式特點(diǎn)(N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),反應(yīng)為放熱反應(yīng)),試從反應(yīng)限度的角度討論以下問題:
(1)試從放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的角度討論,高溫還是低溫有利于氨氣的生成?
提示:反應(yīng)是放熱反應(yīng),低溫時(shí)平衡正向移動(dòng),有利于氨氣的生成。
(2)試從濃度的角度討論如何改變能有利于氨氣的生成?從經(jīng)濟(jì)性上考慮,應(yīng)該讓氫氣的濃度大一點(diǎn)還是氮?dú)獾臐舛却笠稽c(diǎn)?
提示:增加反應(yīng)物的濃度有利于平衡正向移動(dòng),減少生成物有利于氨氣的生成,所以反應(yīng)中應(yīng)減少氨氣的濃度。從經(jīng)濟(jì)性上考慮,氫氣的價(jià)格比氮?dú)赓F,所以應(yīng)適當(dāng)增大氮?dú)獾臐舛?增大氫氣的轉(zhuǎn)化率。
(3)從壓強(qiáng)角度考慮,高壓還是低壓有利于氨氣的生成?從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度考慮,是不是壓強(qiáng)越高越好?
提示:反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),所以加壓平衡正向移動(dòng),有利于氨氣的生成。如從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度考慮,壓強(qiáng)越高對(duì)設(shè)備的要求越高,會(huì)增加成本,所以并不是壓強(qiáng)越高越好,要采取適當(dāng)?shù)母邏骸?/p>
(4)從催化劑角度考慮,是不是增加催化劑有利于氨氣的生成?
提示:催化劑只能增加反應(yīng)的速率,不能影響反應(yīng)的限度,所以加入催化劑并不利于氨氣的生成。
【探究三】合成氨實(shí)際條件的選擇
(1)合成氨實(shí)際采取的溫度在700 K左右,請(qǐng)綜合反應(yīng)速率、反應(yīng)限度和催化劑等情況查閱資料說明原因。
提示:溫度越高,反應(yīng)速率越大,但不利于氨的合成,在實(shí)際生產(chǎn)中一般控制反應(yīng)溫度在700 K左右(且在此溫度時(shí)催化劑的活性最大)。
(2)高壓有利于合成氨反應(yīng)速率和反應(yīng)的限度,請(qǐng)討論實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)什么選擇反應(yīng)的壓強(qiáng)?
提示:壓強(qiáng)越大越有利于合成氨,但在實(shí)際生產(chǎn)中,應(yīng)根據(jù)反應(yīng)設(shè)備可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來選擇壓強(qiáng),大致分為低壓、中壓和高壓三種類型,一般采用高壓。
(3)結(jié)合合成氨反應(yīng)的速率和限度,查閱資料說明合成氨中氮?dú)夂蜌錃獾淖詈线m的比例是多少?反應(yīng)中如何使生成的氨氣分離出來?
提示:合成氨通常采用N2和H2物質(zhì)的量之比為 1∶2.8 的投料比,并且及時(shí)將混合氣體降低溫度使氨氣液化從反應(yīng)混合物中分離出去。
(4)從節(jié)約原材料和提高平衡轉(zhuǎn)化率的角度分析,反應(yīng)后的混合氣體應(yīng)該如何處理?
提示:應(yīng)循環(huán)利用,把反應(yīng)后的氣體通入反應(yīng)容器繼續(xù)反應(yīng)。
【探究四】【遷移應(yīng)用】
工業(yè)合成硫酸的示意圖如下,其中最重要的一步反應(yīng)是在接觸室中發(fā)生的:
2SO2+O2 2SO3(反應(yīng)為放熱反應(yīng))。高壓有利于三氧
化硫的生成,已知常壓下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率就在百分之
九十以上,請(qǐng)問反應(yīng)是否還需要高壓?
【素養(yǎng)評(píng)價(jià)】
1.宏觀辨識(shí)與微觀探析—水平1:能從物質(zhì)的宏觀特征入手對(duì)物質(zhì)及其反應(yīng)進(jìn)行分類和表征。
2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)—水平3:具有較強(qiáng)的問題意識(shí),能提出探究的問題和假設(shè),依據(jù)假設(shè)提出實(shí)驗(yàn)方案,獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。
3.證據(jù)推理與模型認(rèn)知—水平4:能依據(jù)各類物質(zhì)及其反應(yīng)的不同特征尋找充分的證據(jù),能解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系。
4.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)—水平4:能根據(jù)文獻(xiàn)和實(shí)際需要提出綜合性的探究課題,根據(jù)假設(shè)提出多種探究方案,評(píng)價(jià)和優(yōu)化方案。
5.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任—水平3:具有理論聯(lián)系實(shí)際的觀念,有將化學(xué)成果應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的意識(shí),能依據(jù)實(shí)際條件并運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)和方法解決生產(chǎn)、生活中簡單的化學(xué)問題。
關(guān)鍵詞：魯科版高中化學(xué)必修二PPT課件免費(fèi)下載，微項(xiàng)目研究車用燃料及安全氣囊利用化學(xué)反應(yīng)解決實(shí)際問題PPT下載，化學(xué)鍵化學(xué)反應(yīng)規(guī)律PPT下載，.PPT格式；
