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1、第2章化学键 化学反应规律微项目研究车用燃料及安全气囊微项目研究车用燃料及安全气囊利用化学反应解决实际问题利用化学反应解决实际问题高中化学高中化学 高一年级高一年级一一.构建对化学反应的系统认识模型构建对化学反应的系统认识模型化学化学反应反应反应反应调控调控限度限度快慢快慢反应物浓度、压强、反应物浓度、压强、催化剂等催化剂等物质物质变化变化能量能量变化变化1.反映：物质性质反映：物质性质2.途径：元素化合价变化、途径：元素化合价变化、物质类别变化物质类别变化3.实质：旧化学键的断裂，实质：旧化学键的断裂，新化学键的形成新化学键的形成4.化学键：相邻原子间的化学键：相邻原子间的强相互作用强相互作
2、用实质实质形式形式化学能化学能热能热能化学能化学能电能电能小组自主查阅资料绘制海报小组自主查阅资料绘制海报成果展示成果展示二二.项目活动项目活动1 1选择车用燃料选择车用燃料1.基于能量变化本质对燃料进行初步筛选基于能量变化本质对燃料进行初步筛选庚烷(C7H16)是汽油的主要成分之一，已知庚烷在汽缸会发生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 。3820.4KJ试用能量变化图像表示庚烷燃烧释放能量过程。下图为三种可燃物在空气中燃烧的能量变化图，试
3、分析哪种作汽车燃料较好？为什么？选用A燃料较好，因为A达到燃点所需要的能量少且放出的热量多。2.综合考虑能量变化和物质变化对燃料进行优选综合考虑能量变化和物质变化对燃料进行优选汽车尾气的成分及防治汽车尾气的成分及防治(1)尾气成分：汽车尾气中含有150200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。碳氢化合物氮氧化合物一氧化碳二氧化碳二氧化硫硫化氢燃料不完全燃烧高温或放电条件下N2和O2反应含硫化合物的燃烧（3）汽车尾气的防治）汽车尾气
4、的防治汽车尾气的防治，从根本上是开发新能源，如太阳能、氢能源等。汽车尾气处理即汽车尾气由原有毒气体，变成无毒气体，再排放到大气中，从而可减少对大气环境的污染。比如，将CO和CxHy转化为 将NOx转化为 CO2N2试从氧化还原反应的角度，分析NO和CO生成无污染性物质的化学方程式_ 。2NO2CO为什么尾气中还会存在这两种物质？三元催化器三元催化器 阅读课本阅读课本66-67页页总结：从化学反应中能量变化的角度选择汽车燃料时，既要考虑燃料发生的化学反应所能释放能量的多少，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。由
5、学习小组的同学关于汽车安全气囊展示他们的自主研究成果三三.项目活动项目活动2 2 设计安全气囊设计安全气囊讲解：李乐予讲解：李乐予查找安全气囊的查找安全气囊的位置：李先莹位置：李先莹查找安全气囊的查找安全气囊的材料：张秉政材料：张秉政查找额外问题：查找额外问题：亓雨凡亓雨凡海报设计：李心海报设计：李心怡（手绘版），怡（手绘版），亓浩亮（电子版亓浩亮（电子版）讲解：李乐予讲解：李乐予查找安全气囊的位置：李先莹查找安全气囊的位置：李先莹查找安全气囊的材料：张秉政查找安全气囊的材料：张秉政查找额外问题：亓雨凡查找额外问题：亓雨凡海报设计：李心怡（手绘版），亓浩亮（电子版）海报设计：李心怡（手绘版），
6、亓浩亮（电子版）（1）功能性需求出发，气体发生器中的物质应具有哪些性质？）功能性需求出发，气体发生器中的物质应具有哪些性质？气囊中物质常温下稳定，但在一定条件下可以迅速分解，产生大量气体，将气囊弹开。（2）实用性角度出发，安全气囊系统中加入哪些其它物质，为什）实用性角度出发，安全气囊系统中加入哪些其它物质，为什么？么？目前，叠氮化钠（目前，叠氮化钠（NaN3）是在汽车安全气囊系统中普遍使用的物）是在汽车安全气囊系统中普遍使用的物质之一。汽车受到猛烈碰撞时，点火器点火引发叠氮化钠迅速分质之一。汽车受到猛烈碰撞时，点火器点火引发叠氮化钠迅速分解，产生氮气和金属钠，同时释放大量的热。如果你是设计师，
7、解，产生氮气和金属钠，同时释放大量的热。如果你是设计师，你会同时在安全气囊系统中加入哪些其他物质？为什么？你会同时在安全气囊系统中加入哪些其他物质？为什么？分析叠氮化钠作为气体发生剂的优缺点分析叠氮化钠作为气体发生剂的优缺点叠氮化钠作为气体发生剂的优点：受撞击时释放大量的无毒、无味气叠氮化钠作为气体发生剂的优点：受撞击时释放大量的无毒、无味气体体氮气，可以满足安全气囊的功能需求。氮气，可以满足安全气囊的功能需求。缺点：生成活泼金属钠，并释放大量的热，会对人员造成二次伤害。缺点：生成活泼金属钠，并释放大量的热，会对人员造成二次伤害。显然，除了叠氮化钠外，还需要选择能吸收热量且不产生有害物质、显然
8、，除了叠氮化钠外，还需要选择能吸收热量且不产生有害物质、能与金属钠反应且不产生有害产物的物质做助剂。能与金属钠反应且不产生有害产物的物质做助剂。方案方案选择的化的化学学药品品选择化学化学药品品的思路的思路每种化学每种化学药品的作用品的作用1Fe2O3铁的活泼性比钠弱，铁没有腐蚀性2KClO4分解产生氧气，可以将金属钠转化为氧化钠3NH4NO3分解吸收热量，防止气囊爆炸方案设计方案设计Fe2O36Na=3Na2O2FeKClO48Na=KCl4Na2O（3）总结通过为安全气囊系统选择气体发生剂，你对化学反应的利用有了哪些新的认识？四、跟踪强化四、跟踪强化随着汽车进入寻常百姓家，人们对驾驶汽车的安
9、全性越来越关注，在新型汽车的方向盘和前排乘客座位前的仪表板内都有折叠安全气囊，该汽车安全气囊中的填充物主要为NaN3、KNO3和SiO2。（1）当汽车发生猛烈碰撞时，NaN3可在0.03 s内发生迅速分解生成钠并放出单质气体X，NaN3是_（填“离子”或“共价”）化合物（2）KNO3的作用是与钠反应生成氧化钾和氧化钠，同时又有X生成，相关的化学方程式为：_2KNO3+10Na=K2O5Na2ON2离子离子（3）碰撞后瞬间释放的气体使安全气囊胀大，从而能阻挡人体前冲。在此后的0.1S内，气体通过气囊上的小孔迅速消散，气囊收缩，气囊中的二氧化硅是为了与氧化钾和氧化钠反应生成硅酸盐，这一步有必要性吗？请谈谈你的看法 有必要，因为氧化钾和氧化钠都能与水反应生成强碱。氧化钾和氧化钠随氮气从安全气囊逸出，就可能与驾驶员和乘客的皮肤直接接触，与空气中的水发生反应生成强碱，对人和环境都有危害，所以，可利用它们与二氧化硅反应生成无毒、无污染的硅酸盐把它们处理掉