章末总结
体系构建
主题探究
汽车燃料的选择
主题复习目标及意义
汽车已经成为现代生活的重要交通工具之一,而汽车燃料的选择也是汽车性能需要考虑的问题之一,同时燃料的燃烧也会带来一系列的环境问题。在本次章末复习中,通过探究车辆动力系统中燃料的选择问题,让学生体会化学在生产、生活中的应用,体现化学的学科特点。
探究交流
1.发动机的能量是燃料提供的,燃烧是放热过程。汽油、乙醇等可燃物燃烧放热,可以作为汽车燃料。
（1）下图为三种可燃物在空气中燃烧的能量变化图,试分析哪种作汽车燃料较好？为什么？
（2）乙醇是未来内燃机的环保型液体燃料之一。 乙醇完全燃烧生成液态水放出 的热量,则乙醇燃烧的热化学方程式为  。
（3）乙基叔丁基醚(以 表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂。用乙醇与异丁烯(以 表示)在催化剂 催化下合成 ,反应的热化学方程式为 。反应物被催化剂 吸附的顺序与反应过程的关系如图所示,该反应的 。
表示先吸附乙醇, 表示先吸附异丁烯, 表示乙醇和异丁烯同时吸附。
答案：（1）选用可燃物 作汽车燃料较好,因为可燃物 达到着火点所需能量少且放出的热量多。
（2）
（3）
解析：（2）依据 乙醇完全燃烧生成液态水放出 的热量,则 乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为 。
（3）根据题图可知,反应物能量高于生成物能量,反应为放热反应,该反应的 。
2.汽车等交通工具无论选择何种燃料或者动力系统,都可能引起一系列的环境问题。目前汽车所使用的燃料主要是汽油和柴油。随着汽车保有量的逐年增加,汽车排放造成的环境污染问题以及石油资源逐渐匮乏的问题已不容忽视,因此如何解决尾气污染问题已经成为重要课题。
（1）下表为某汽车在不同速率时所产生的空气污染物质量（按汽车平均行驶1公里计算)。
污染物
速率
50
80
120
一氧化碳
氮的氧化物
碳氢化合物
根据上表,下列哪些说法是正确的？
①汽车行驶时,污染物中 含量最高。
②汽车速率为 时,污染最严重。
③从环保角度考虑,最合适的汽车速率为 。
④汽车速率增大时,产生的氮的氧化物也随之增多。
（2）已知断裂某些共价键需要的能量如下表：
断裂的共价键
需要的能量
498
945
630
机动车发动机工作时会引发 和 的反应,该反应是  (填“放热”或“吸热”)反应, 与 的总能量比 的总能量  (填“高”或“低”)。
（3）所谓“低碳经济”的理念即生成 二氧化碳放出热量最多的燃料。已知 燃料完全燃烧的数据如下表所示。
燃料
一氧化碳
甲烷
辛烷汽车烧甲醇
乙醇
使用上述燃料最能体现“低碳经济”理念的是  。
（4）已知： 、 时, 。相同质量的甲醇和辛烷分别完全燃烧时,放出热量较多的是哪种燃料？
（5）某研究者分别以甲醇和汽油做燃料,实验测得在发动机高负荷工作情况下,汽车尾气中 的百分含量与汽车的加速性能的关系如图所示。
根据上图信息分析,与汽油相比,甲醇作为燃料的优点有哪些？
答案：（1）①②④正确。
（2）吸热; 低
（3）甲烷
（4）辛烷。
（5）根据题图可知,汽车的加速性能相同的情况下,甲醇作为燃料时 排放量低,污染小。
解析：（1）根据题表信息可知,汽车行驶时,污染物中 含量最高,①正确;汽车速率为 时,三种污染物排放量都最多,污染最严重,②正确;从环保角度考虑,最合适的汽车速率为 ③错误;汽车速率越大,产生的氮的氧化物越多,④正确。
（2）由题表中数据可知,断裂 键和 键需要吸收的总能量为 ,形成 键放出的总能量为 ,吸收的能量大于放出的能量,则该反应是吸热反应,由此可知, 与 的总能量比 的总能量低。
（3）最能体现“低碳经济”理念的即生成 二氧化碳放出热量最多的燃料,根据 、 、 、乙醇这4种燃料的 可知,生成 二氧化碳放出的热量分别为 、 、 、 ,所以生成 二氧化碳放出热量最多的为甲烷,则最能体现“低碳经济”理念的是甲烷。
（4）假设质量均为 ,则 完全燃烧放出的热量为 ， 辛烷完全燃烧放出的热量为 ,相同质量的甲醇和辛烷分别完全燃烧时,放出热量较多的是辛烷。
3.甲醇的合成：
（1）以 和 为原料合成甲醇,反应的能量变化如图所示。
①请你补全上图,图中 处应填入  。
②该反应需要加入铜—锌基催化剂。加入催化剂后,该反应的 （填“变大”“变小”或“不变”)。
（2）已知：
以 和 为原料合成甲醇的反应为 。该反应的 为 。
答案：（1）① ②不变
（2）
解析：（1）①以 和 为原料合成甲醇,反应生成 和 ,根据质量守恒定律,需要 二氧化碳和 氢气,因此题图中 处应填入 。
②加入催化剂,不能改变反应的焓变,因此 不变。
（2）将已知3个热化学方程式依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,将 得： 。
探究应用
1.化学上,单位质量的纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量叫热值(单位： )。已知几种物质的燃烧热如下表所示：
物质
燃烧热
常温常压下,上述可燃物中热值最大的是(      )
A.
B.
C.
D.
答案：
解析： 纯物质完全燃烧放出的热量分别是 ： , ： , ： , ： ,则可燃物中热值最大的是 。
2.某种优质燃油由甲、乙两种有机物混合而成,甲、乙两种物质含有 、 、 三种元素中的两种或三种。已知甲、乙及 、 的燃烧热如下：
物质
甲
乙
燃烧热
1366
5518
283
286
取甲、乙按不同比例混合的燃油 ,在足量的 中燃烧时,放出的热量 与混合物中乙的物质的量分数 的关系如图。试求：
（1）乙的相对分子质量为  。
（2） 由甲、乙等物质的量混合而成的燃油在一定量的 中燃烧,放出热量 ,则反应中生成 。
答案：（1）114
（2）2
解析：（1）当 时,燃油全部是乙,根据乙的燃烧热计算乙的物质的量, ,则 ,因此乙的相对分子质量是114;当 时,燃油全部是甲,根据甲的燃烧热计算甲的物质的量, ,则 ,甲是乙醇。
（2） 题给混合物完全燃烧应放热为 ,实际放热 ,所以生成一氧化碳的物质的量可结合一氧化碳的燃烧热计算得到： 。
3.雾霾已经成为部分城市发展的障碍,其中汽车尾气污染对雾霾的“贡献”逐年增加。回答下列问题：
（1）汽车尾气中含有 , 与 反应生成 的过程如下：
① 和 的总能量比 的总能量  (填“高”或“低”)。
② 的 。
③ 与 反应的热化学方程式可以表示为 但该反应速率很慢,若使用机动车尾气催化转化器,可以使尾气中的 与 转化成无害物质排出。上述反应在使用“催化转化器”后, (填“增大”“减小”或“不变”)。