课题3  汽车燃料清洁化
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反应。
2.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。
3.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
1.汽油的组成和燃烧
(1)组成。




 
烃
己烷、庚烷、
辛烷和壬烷
(2)汽油的燃烧特点(以戊烷为例)。







 
C5H12+8O2      5CO2+6H2O。
2C5H12+11O2       10CO+12H2O
C5H12+3O2      5C+6H2O
2.汽油的辛烷值
(1)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
现许多_________，使燃烧速度猛增，产生强大的压力脉
冲，出现清脆的_________声，这种就是人们所说的爆燃或
爆震。
燃烧中心
金属敲击
(2)汽油抗震性的衡量标志——辛烷值。








 
标号
抗爆震
支链多
高
直链烃
(3)

3汽车尾气及处理措施
(1)汽车尾气中有害气体的产生途径及危害。
四乙基铅
甲基叔丁基醚
氮氧化物
SO2
光化学烟雾
(2)消除汽车尾气对环境污染的方法。
①催化转化器法






②使用清洁燃料或新型能源。
CO2和N2
2CO+2NO      2CO2+N2
SO2向SO3
二、汽车燃料的清洁化
1.清洁燃料车
(1)所用燃料：___________和___________。







压缩天然气
液化石油气
CO、NOx
积炭
2.氢气——汽车最理想的清洁燃料
(1)优点。
①释放能量多——燃烧相同质量的氢气和汽油，前者放出
的热量约是后者的____。
②不污染环境——氢气燃烧生成水，没有___________。
(2)不足：当前制取氢气_______，氢气_________。
(3)发展方向：研究新的_______________________，如光电
解水制氢气和研制储氢合金。
3倍
灰渣和废气
成本高
储存困难
制氢技术和氢气储存方法
3.燃料电池汽车
(1)燃料电池示意图。





不产生污染
1.汽车尾气的来源和处理
(1)来源。
①若空气不足，则会产生CO有害气体。
②若空气过量则产生氮氧化合物NOx，如
N2+O2====2NO，2NO+O2====2NO2，其中CO、NOx都是空气污染物。
③另外汽油中的硫氧化生成SO2。
(2)危害。
①一氧化碳导致低氧血症，引起组织缺氧，甚至导致人体死亡。
②二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，成为酸雨。
③氮的氧化物能引起酸雨和光化学烟雾。
(3)处理方法。
①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2CO+2NO      2CO2+N2。
②推广使用乙醇、甲醇等清洁能源。
③节能技术的推广使用。
④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。
(4)缺点。
①无法消除硫的氧化物对环境的污染，还加速了SO2向SO3的转化，使排出的废气酸度升高。
②只能减少，无法从根本上杜绝有害气体产生。
2.清洁燃料的分类和优点
(1)分类：液化石油气(简称LPG)、液化天然气(简称LNG)、压缩天然气(CNG)、甲醇、酒精、甚至菜油等。
(2)优点：①大大降低了对环境的污染(排放的CO、NOx等比汽油汽车下降90％以上)；
②发动机汽缸几乎不产生积炭现象；
③可延长发动机的使用寿命。
        汽车尾气及其处理
【典例1】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，对自然生态环境也带来了害处,它是城市空气的重要污染源之一。
(1)汽车尾气中的大气污染物有(写化学式)___________。
(2)治理尾气的方法之一是在汽车的排气管上安装一个“催化转化器”(用铂、钯合金作催化剂)，它的作用是使CO和NO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CO与NO反应的化学方程式____________________。
【思路点拨】解答本题要注意以下两点：
(1)汽油不完全燃烧产生CO等气体。
(2)书写化学方程式时注意配平。
【解析】(1)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。(2)一氧化碳和一氧化氮反应生成氮气和二氧化碳。
答案：(1)CO、NO、NO2和SO2
(2)2CO+2NO     2CO2+N2
【变式训练】我国从2001年2月1日起就停止生产含铅汽油，提倡使用无铅汽油，其主要原因是(    )
A.提高汽油燃烧效率
B.降低汽油成本
C.避免铅污染大气
D.铅资源短缺
【解析】选C。含铅汽油形成的汽车尾气中也含铅等有害物质，对人体尤其是儿童危害严重。
        汽车燃料清洁化
【典例2】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料电池组。
(1)雪佛兰燃料电池车与单纯燃油车相比的优点是________
_________________________________________________。
(2)雪佛兰燃料电池车的工作原理是__________________。
(3)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_____________________________________(填一项即可)。
【思路点拨】燃料电池常用的燃料是H2、CH4、乙醇等，发生原电池反应时，生成CO2和H2O，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。
【解析】(1)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CO、氮氧化物等污染性物质。
(2)将燃料的化学能转化为电能。
(3)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，安全性低，加氢站建设投资大等。
答案：(1)低燃料消耗和低排放、低污染
(2)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为电能
(3)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，安全性低，加氢站建设投资大等(回答一项即可)



【延伸探究】将乙醇制成燃料电池和将乙醇制成乙醇汽油作为汽车动力，哪个更好？
提示：制成乙醇燃料电池更好。因为乙醇燃料电池的反应产物是CO2和H2O，无污染。电动汽车噪音小，而乙醇汽油仍然是燃料，在汽缸内燃烧仍会产生CO、氮氧化物等污染物，只是比纯汽油少些。
【变式备选】如图是对三种不同类型汽车(以序号1、2、3表示)的废气排放情况进行的比较。这三种汽车分别是以汽油为燃料的汽车、以天然气为燃料的汽车和电动汽车。请判断其中序号为1的是_____汽车，序号为3的是____汽车。






 
【解析】以汽油为燃料的汽车产生的尾气中有大量的碳氢化合物、CO、NOx和CO2；以天然气为燃料的汽车产生的尾气中含有以上气体较少一些；而电动汽车(以蓄电池为动力)放出的气体最少，故序号为1的是电动汽车，序号为3的是以汽油为燃料的汽车。
答案：电动    以汽油为燃料的