课题3 汽车燃料清洁化 1.1.了解汽油的主要化学成分以及在汽缸中发生的主要化学了解汽油的主要化学成分以及在汽缸中发生的主要化学反应。反应。2.2.了解汽油燃烧后产生的主要有害气体成分，以及治理汽了解汽油燃烧后产生的主要有害气体成分，以及治理汽车尾气的主要方法。车尾气的主要方法。3.3.了解清洁燃料汽车所用燃料及理想的清洁燃料氢气。了解清洁燃料汽车所用燃料及理想的清洁燃料氢气。 一、从汽油谈起一、从汽油谈起1.1.汽油的组成和燃烧汽油的组成和燃烧(1)(1)组成。组成。 烃烃 己烷、庚烷、己烷、庚烷、 辛烷和壬烷辛烷和壬烷 (2)(2)汽油的燃烧特点汽油的燃烧特点( (以戊烷为例以戊烷为例) )。 C C5 5H H1212+8O+8O2 2 5CO5CO2 2+6H+6H2 2O O。 点燃点燃 2C2C5 5H H1212+11O+11O2 2 10CO+12H 10CO+12H2 2O O 点燃点燃 C C5 5H H1212+3O+3O2 2 5C+6H 5C+6H2 2O O 点燃点燃 2.2.汽油的辛烷值汽油的辛烷值(1)(1)汽油爆震。汽油爆震。汽油进入汽缸燃烧到一定程度时，未燃烧的混合气体会出汽油进入汽缸燃烧到一定程度时，未燃烧的混合气体会出现许多现许多_，使燃烧速度猛增，产生强大的压力脉，使燃烧速度猛增，产生强大的压力脉冲，出现清脆的冲，出现清脆的_声，这种就是人们所说的爆燃或声，这种就是人们所说的爆燃或爆震。爆震。 燃烧中心燃烧中心金属敲击金属敲击(2)(2)汽油抗震性的衡量标志汽油抗震性的衡量标志辛烷值。辛烷值。 标号标号 抗爆震抗爆震 支链多支链多 高高 直链烃直链烃 (3)(3)3 3汽车尾气及处理措施汽车尾气及处理措施(1)(1)汽车尾气中有害气体的产生途径及危害。汽车尾气中有害气体的产生途径及危害。 四乙基铅四乙基铅甲基叔丁基醚甲基叔丁基醚氮氧化物氮氧化物 SOSO2 2 光化学烟雾光化学烟雾 (2)(2)消除汽车尾气对环境污染的方法。消除汽车尾气对环境污染的方法。催化转化器法催化转化器法 使用清洁燃料或新型能源。使用清洁燃料或新型能源。 COCO2 2和和N N2 2 2CO+2NO 2CO2CO+2NO 2CO2 2+N+N2 2 催化剂催化剂=SOSO2 2向向SOSO3 3 二、汽车燃料的清洁化二、汽车燃料的清洁化1.1.清洁燃料车清洁燃料车 (1)(1)所用燃料：所用燃料：_和和_。 压缩天然气压缩天然气液化石油气液化石油气COCO、NONOx x 积炭积炭 2.2.氢气氢气汽车最理想的清洁燃料汽车最理想的清洁燃料(1)(1)优点。优点。释放能量多释放能量多燃烧相同质量的氢气和汽油，前者放出燃烧相同质量的氢气和汽油，前者放出的热量约是后者的的热量约是后者的_。不污染环境不污染环境氢气燃烧生成水，没有氢气燃烧生成水，没有_。(2)(2)不足：当前制取氢气不足：当前制取氢气_，氢气，氢气_。(3)(3)发展方向：研究新的发展方向：研究新的_，如光电，如光电解水制氢气和研制储氢合金。解水制氢气和研制储氢合金。 3 3倍倍灰渣和废气灰渣和废气成本高成本高储存困难储存困难制氢技术和氢气储存方法制氢技术和氢气储存方法3.3.燃料电池汽车燃料电池汽车(1)(1)燃料电池示意图。燃料电池示意图。 质子交质子交 换膜换膜催化层催化层氧气或空气氧气或空气排空排空正极正极负极负极循环利用循环利用扩散层扩散层不产生污染不产生污染 1.1.汽车尾气的来源和处理汽车尾气的来源和处理(1)(1)来源。来源。若空气不足，则会产生若空气不足，则会产生COCO有害气体。有害气体。若空气过量则产生氮氧化合物若空气过量则产生氮氧化合物NONOx x，如，如N N2 2+O+O2 2=2NO=2NO，2NO+O2NO+O2 2=2NO=2NO2 2，其中，其中COCO、NONOx x都是空气污染都是空气污染物。物。另外汽油中的硫氧化生成另外汽油中的硫氧化生成SOSO2 2。 (2)(2)危害。危害。一氧化碳导致低氧血症，引起组织缺氧，甚至导致人体一氧化碳导致低氧血症，引起组织缺氧，甚至导致人体死亡。死亡。二氧化硫和空气中的氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫二氧化硫和空气中的氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫又和空气中的水反应生成硫酸，硫酸随雨水降下，成为酸又和空气中的水反应生成硫酸，硫酸随雨水降下，成为酸雨。雨。氮的氧化物能引起酸雨和光化学烟雾。氮的氧化物能引起酸雨和光化学烟雾。(3)(3)处理方法。处理方法。汽车排气管上安装填充有催化剂的催化装置，可加速有汽车排气管上安装填充有催化剂的催化装置，可加速有害气体的转化，如害气体的转化，如2CO+2NO2CO+2NO 2CO 2CO2 2+N+N2 2。推广使用乙醇、甲醇等清洁能源。推广使用乙醇、甲醇等清洁能源。节能技术的推广使用。节能技术的推广使用。加大环境立法和执法的力度，把高污染、超标排放尾气加大环境立法和执法的力度，把高污染、超标排放尾气的汽车淘汰。的汽车淘汰。(4)(4)缺点。缺点。无法消除硫的氧化物对环境的污染，还加速了无法消除硫的氧化物对环境的污染，还加速了SOSO2 2向向SOSO3 3的的转化，使排出的废气酸度升高。转化，使排出的废气酸度升高。只能减少，无法从根本上杜绝有害气体产生。只能减少，无法从根本上杜绝有害气体产生。 =催化剂催化剂2.2.清洁燃料的分类和优点清洁燃料的分类和优点(1)(1)分类：液化石油气分类：液化石油气( (简称简称LPG)LPG)、液化天然气、液化天然气( (简称简称LNG)LNG)、压缩天然气压缩天然气(CNG)(CNG)、甲醇、酒精、甚至菜油等。、甲醇、酒精、甚至菜油等。(2)(2)优点：优点：大大降低了对环境的污染大大降低了对环境的污染( (排放的排放的COCO、NONOx x等比等比汽油汽车下降汽油汽车下降9090以上以上) )；发动机汽缸几乎不产生积炭现象；发动机汽缸几乎不产生积炭现象；可延长发动机的使用寿命。可延长发动机的使用寿命。 汽车尾气及其处理汽车尾气及其处理【典例典例1 1】汽车作为曾经推动人类文明向前跃进的现代社会汽车作为曾经推动人类文明向前跃进的现代社会的产物，在给人类生活带来便捷舒适的同时，对自然生态的产物，在给人类生活带来便捷舒适的同时，对自然生态环境也带来了害处环境也带来了害处, ,它是城市空气的重要污染源之一。它是城市空气的重要污染源之一。(1)(1)汽车尾气中的大气污染物有汽车尾气中的大气污染物有( (写化学式写化学式)_)_。 (2)(2)治理尾气的方法之一是在汽车的排气管上安装一个治理尾气的方法之一是在汽车的排气管上安装一个“催催化转化器化转化器”( (用铂、钯合金作催化剂用铂、钯合金作催化剂) )，它的作用是使，它的作用是使COCO和和NONO反应，生成两种气体，其中一种可以参与植物的光合作反应，生成两种气体，其中一种可以参与植物的光合作用，另一种是空气中含量最多的气体。请写出用，另一种是空气中含量最多的气体。请写出COCO与与NONO反应反应的化学方程式的化学方程式_。 【思路点拨思路点拨】解答本题要注意以下两点：解答本题要注意以下两点：(1)(1)汽油不完全燃烧产生汽油不完全燃烧产生COCO等气体。等气体。(2)(2)书写化学方程式时注意配平。书写化学方程式时注意配平。【解析解析】(1)(1)汽车尾气中的污染物主要有一氧化碳、二氧化汽车尾气中的污染物主要有一氧化碳、二氧化氮和二氧化硫。氮和二氧化硫。(2)(2)一氧化碳和一氧化氮反应生成氮气和二一氧化碳和一氧化氮反应生成氮气和二氧化碳。氧化碳。答案：答案：(1)CO(1)CO、NONO、NONO2 2和和SOSO2 2(2)2CO+2NO 2CO(2)2CO+2NO 2CO2 2+N+N2 2 =催化剂催化剂汽车燃料清洁化汽车燃料清洁化【典例典例2 2】在中国深圳召开的世界电动车大会上，雪佛兰氢在中国深圳召开的世界电动车大会上，雪佛兰氢燃料电池车亮相，其主要动力来自以氢气为燃料的氢镍燃燃料电池车亮相，其主要动力来自以氢气为燃料的氢镍燃料电池组。料电池组。(1)(1)雪佛兰燃料电池车与单纯燃油车相比的优点是雪佛兰燃料电池车与单纯燃油车相比的优点是_。(2)(2)雪佛兰燃料电池车的工作原理是雪佛兰燃料电池车的工作原理是_。(3)(3)氢能与其他能源相比，具有的优点是氢能与其他能源相比，具有的优点是_，氢燃料电池汽车的普及还十分困难，你认为其中的原因有氢燃料电池汽车的普及还十分困难，你认为其中的原因有_( (填一项即可填一项即可) )。 【思路点拨思路点拨】燃料电池常用的燃料是燃料电池常用的燃料是H H2 2、CHCH4 4、乙醇等，发、乙醇等，发生原电池反应时，生成生原电池反应时，生成COCO2 2和和H H2 2O O，能量转化率高，无污染。，能量转化率高，无污染。燃料不在汽缸内燃烧，不产生氮氧化物。燃料不在汽缸内燃烧，不产生氮氧化物。【解析解析】(1)(1)燃料电池比直接燃烧燃料的优点主要是能量利燃料电池比直接燃烧燃料的优点主要是能量利用率高、不产生用率高、不产生COCO、氮氧化物等污染性物质。、氮氧化物等污染性物质。(2)(2)将燃料的化学能转化为电能。将燃料的化学能转化为电能。(3)(3)原料来源广，易燃烧，热值高而且没有灰渣和废气，不原料来源广，易燃烧，热值高而且没有灰渣和废气，不会污染环境；制取氢气耗能大，成本高，储存和运输困难，会污染环境；制取氢气耗能大，成本高，储存和运输困难，安全性低，加氢站建设投资大等。安全性低，加氢站建设投资大等。 答案：答案：(1)(1)低燃料消耗和低排放、低污染低燃料消耗和低排放、低污染(2)(2)从电池的正极输进氧气或空气，负极输进燃料如甲醇、从电池的正极输进氧气或空气，负极输进燃料如甲醇、氢气等，通过电池内发生的化学反应将燃料的化学能转化氢气等，通过电池内发生的化学反应将燃料的化学能转化为电能为电能(3)(3)原料来源广，易燃烧，热值高而且没有灰渣和废气，不原料来源广，易燃烧，热值高而且没有灰渣和废气，不会污染环境制取氢气耗能大，成本高，储存和运输困难，会污染环境制取氢气耗能大，成本高，储存和运输困难，安全性低，加氢站建设投资大等安全性低，加氢站建设投资大等( (回答一项即可回答一项即可) ) 同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全