资源简介

(共33张PPT)
能源的合理利用与开发
主题情境-“化”说内燃机、“探”能源变化
策划思路简介
一、设计理念
为提高中考复习阶段的效率，帮助学生建立完整的单元知识体系，使零散的知识系统化。依据《义务教育化学课程标准(2022年版)》提出的大概念教学设计出本课件。
基于大概念的建构，整体设计单元复习，并以真实情境为主线串讲知识点，激发学生兴趣，帮助学生构建完整的单元知识体系，促进学生对知识的深化理解与应用
二、适用时间
总复习阶段一轮复习时使用
单元知识结构图
物质的化学变化
学科大概念
单元大概念
基本概念
基础知识
物质在不断变化;物质的变化过程伴随着能量变化
燃烧是可控的，控制燃烧的条件可以使其向着有利的方向发展
燃料利用具有两面性，合理利用燃料
燃烧是一种化学反应，燃烧的发生需要一定的条件
易燃易爆安全常识、燃料使用对环境的影响、燃料充分燃烧的方法、开发利用新能源
灭火的原理、措施，化学反应伴随能量的变化
燃烧的概念、条件
主题情境
“化”说内燃机、“探”能源变化
了解内燃机工作原理
提高内燃机的热效率
探寻汽车能源
情境线
问题线
内燃机的工作原理是什么 是否所有化学反应都伴随能量变化？柴油机和汽油机点燃和熄火蕴含了哪些化学原理？灭火器的适用范围和注意事项。爆炸是如何产生的？如何避免爆炸？
内燃机的热效率为什么不能达到100%？怎样提高内燃机的热效率？充分燃烧的方法和意义是什么？
知识线
化学反应伴随能量的变化，
燃烧的条件，灭火的原理，灭火器的适用范围，爆炸，易燃易爆物的安全常识
如何获取汽油和柴油？过度使用化石燃料会带来哪些问题？如何降低化石能源带来的危害？甲烷、氢气作为汽车能源的优点和缺点有哪些？如何制取氢气？未来汽车燃料的发展方向是怎样的，需要考虑的因素有哪些？
充分燃烧的条件及意义
化石能源的种类及综合利用，过度使用化石能源带来的危害，降低化石燃料危害的措施，天然气和氢气的优点，氢气制取
目 录
情境导入
2
情境串知识
3
构建知识体系
4
学习目标
1
1. 通过了解内燃机的工作原理、柴油机和汽油机点燃和熄火的方式，掌握燃烧的条件、灭火的原理，了解灭火器的适用范围。
2. 通过了解提高内燃机热效率的方法，认识充分燃烧的条件， 可以从充分燃烧的角度解释提高内燃机效率方法的原理。
3. 通过对内燃机燃料的进一步了解，认识化石燃料及使用燃料对环境的影响；懂得合理选择能源，了解资源的综合利用和新能源开发的重要意义，树立绿色环保的发展理念。
学习目标
内燃机被称为汽车工业的心脏部件，让我们一起感受一下内燃机的魅力
情境导入
了解内燃机工作原理
燃料的化学能
工作物质的内能
工作机器的机械能
燃烧
做功
内燃机中
汽油机
柴油机
情境串知识
内燃机的工作原理是什么？
内燃机中燃料燃烧放热，放出的热量通过做功使汽车行驶。是否所有化学反应都伴随着能量变化呢？所有反应都放热吗？
化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化。化学反应中能量的变化通常表现为热量的变化。
酒精燃烧
放出热量
放热反应
碳和二氧化碳反应
C + CO2 2CO
吸收热量
吸热反应
C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O
氧化钙和水反应
CaO + H2O Ca(OH)2
可燃物(内燃机燃料)；
氧气(或空气)；
达到燃烧所需的最低温度(着火点)
燃烧条件示意图
如何使内燃机中的燃料燃烧，需要哪些条件？
汽油机
柴油机
回顾燃烧条件的探究
探究燃烧的条件实验示意图
实验步骤 实验现象
在500 mL烧杯中加入300 mL热水，并放入用硬质圈圈住的一小块白磷，在烧杯上盖一片薄铜片；在铜片的一端放一小堆干燥的红磷，另一端放一小块已用滤纸吸去表面上水的白磷
用导管对准上述烧杯热水中的白磷，通入少量氧气(或空气)
结论：燃烧需要三个条件(缺一不可)
①可燃物；
②氧气(或空气)；
③达到燃烧所需的最低温度(着火点)
铜片上的白磷燃烧，红磷不燃烧；热水中的白磷不燃烧
热水中的白磷燃烧
汽油机模型
无喷油嘴
有火花塞
柴油机模型
有喷油嘴
无火花塞
资料卡片
汽油机无喷油嘴，有火花塞，一般采用点燃的方式燃烧；柴油机有喷油嘴，无火花塞，一般采用压燃的方式燃烧。汽油、柴油的着火点分别为427℃、220℃。汽油易挥发，柴油粘度大且不易挥发。
为什么汽油机和柴油机的点燃方式不同？
点燃方式不一样不仅仅与着火点有关，还与其物理性质有关：
汽油和柴油的燃烧特性不同。汽油的着火点比较高，不易在压缩过程中自行燃烧，汽油易挥发，容易与空气混合后形成均匀的可燃混合气， 适合采用火花塞点火的方式；
而柴油的着火点相对较低且粘度大且不易挥发，对空气进行高度压缩，产生高温，使汽缸内的温度超过柴油的自燃点，从而实现柴油的自行燃烧。
为什么汽油机和柴油机的点燃方式不同？
以下汽油机和柴油机熄火的过程，其中蕴含着哪些灭火原理呢？
(1)汽油机：火花塞停止点火
(2)柴油机：喷油嘴停止喷油
降低温度至着火点以下(使温度低于汽油着火点)
清除可燃物(柴油)
灭火的原理就是破坏燃烧条件之一！
降低温度至着火点以下
隔绝氧气
清除可燃物或使可燃物与其他物质隔离
资料卡片
汽车零件老化可能导致自燃，增加火灾风险。为防范汽车火灾，车主应定期检查和维护车辆，特别是电气系统、燃油管线及排气系统。同时，车内应配备车载灭火器，以备不时之需。常见的灭火器类型有二氧化碳灭火器、水基型灭火器、干粉灭火器等。此外，还要定期清洁车内，避免存放易燃物品，增强安全性。
你知道以上三种灭火器的适用范围和注意事项吗？
干粉灭火器 二氧化碳灭火器 水基型灭火器
适用范围
注意事项
1.扑灭一般火灾
2.特别适用于扑灭油、气燃烧引起的火灾
1.扑灭非水溶性可燃液体(如汽油等)
2.扑灭固体材料(如木材，棉布)着火
不适宜扑灭精密仪器上的火
不适于扑灭带电设备上的火及气体引起的火灾
扑灭图书、档案、资料、贵重设备、精密仪器等存放场所的火灾
1.不能扑灭金属镁等活泼金属燃烧引起的火灾
2.使用时手握在钢瓶的木柄上，防止冻伤
归纳总结：三种灭火器的适用范围对比和注意事项
汽车火灾现场往往会发生爆炸，你知道爆炸是如何产生的吗？
易燃物在有限的空间内急剧地燃烧，在短时间内聚积大量热，使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。
利用化学反应放出的
能量定向爆破
双刃剑，合理利用会带来便利
汽车爆炸
在生产、运输、使用、储存易燃物和易爆物时，必须严格遵守有关规定，绝不允许违章操作。
禁止吸烟
消防安全标志(部分)
当心易燃物
当心爆炸物
禁止烟火
禁止放
易燃物
禁止燃
放鞭炮
可燃性气体、面粉等易燃性粉尘在一定条件下也有可能发生爆炸，日常生活中如何避免爆炸的产生呢？
提高内燃机的热效率
资料卡片 对于热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分热量散失了。用来做有用功的那部分热量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作热机的效率。目前汽油机的效率为20%~30%，柴油机的效率为30%~45%。
内燃机的热效率为什么不能达到100%？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
克服
摩擦做功
燃料无法
完全燃烧
废气带走的能量
机器传热消耗的能量
做有用功的机械能
燃料的化学能
结合上图，说说提高内燃机热效率的方法有哪些？
克服
摩擦做功
燃料无法
完全燃烧
做有用功的机械能
废气带走的能量
机器传热消耗的能量
燃料的化学能
使燃料充分燃烧、废气利用、减少摩擦、热量回收等
如图优化内燃机的方式中，蕴含了哪些化学原理？
涡轮增压原理通过增加进入内燃机或锅炉的空气流量，从而提升燃烧效率；
缸内直喷原理通过高压
喷油器将油滴雾化，使油气
能够在整个气缸内充分、均
匀的混合，从而使燃油充分
燃烧，能量转化效率更高。
涡轮增压原理
缸内直喷原理
总结燃料充分燃烧的方法，燃料充分燃烧有什么意义？
方法：
a. 燃烧时要有足够的空气(氧气)；b. 燃料与空气要有足够大的接触面积
意义：
a. 提高燃料的利用率，节约能源；
b. 防止生成一氧化碳等不完全燃烧产物，污染空气
探寻汽车能源
目前内燃机使用的燃料主要是柴油和汽油，如何获取它们呢？
石油分馏
一般通过石油分馏的方式获取
煤的干馏和石油分
馏可以实现对化石
能源的综合利用！
三大化石燃料包括煤、石油、天然气，化石燃料均属于不可再生能源
煤的干馏
化石燃料还有哪些？
过度使用煤、柴油、汽油等化石燃料会带来哪些问题？
①煤、柴油和汽油中除碳、氢、氧元素以外，还含有氮、硫、磷等元素，燃烧之后产生氮的氧化物、一氧化碳、二氧化硫等污染物排放量到空气中，会形成酸雨、浮尘等，危害环境；
②燃烧产物中有二氧化碳，过量排放会加剧温室效应
酸雨
温室效应
浮尘
如何降低化石燃料带来的危害？
1. 提高燃料质量
推广使用脱硫煤、天然气代替煤
2. 改进使用技术
改进生产中使用的脱硫设备、改进汽车发动机的燃烧方式、使用催化净化装置、加大尾气检测力度等
3. 开发利用新能源
氢气、太阳能、风能、地热能、潮汐能、核能和生物质能等
近年来出现了以天然气(主要成分是甲烷)为燃料的新型内燃机，结合下表，试分析甲烷作为内燃机能源的优点
①甲烷燃烧产物清洁
②甲烷的含碳量比煤、汽油小，
等质量的甲烷燃烧时产生的二氧
化碳比煤、汽油少
CH4+2O2 CO2 + 2H2O
点燃
可燃冰
燃料 1 kg燃料燃烧
时CO2的排放量
煤(C) 3.67 kg
汽油(C8H18) 3.09 kg
甲烷(CH4) 2.75 kg
沼气的主要成分是甲烷、可燃冰的主要成分是甲烷水合物。可燃冰具有热值高、储量巨大等优点
甲烷是否是最理想的能源？
虽然它的燃烧产物本身清洁，但过度排放二氧化碳会加剧温室效应。为保证碳中和与碳达峰的双碳战略，应辩证地使用。
试分析氢气作为汽车能源的优点。
资料卡片
自国家开始推行氢燃料电池汽车以来，我国氢燃料电池客车、卡车、乘用车、轨道运营车全面开花。尤其在城
市公交客车领域，从2023年初起，氢燃
料电池公交上线运营消息频传。积极推
动交通领域绿色转型。
氢能源客车
试分析氢气作为汽车能源的优点。
氢气燃烧
①氢气无毒无害，燃烧后的产物为水，不会造成空气污染，也不会造成气候变化；
②热值高，燃烧时释放大量热。
2H2+O2 2H2O
点燃
燃烧放出热量是同质量甲烷的两倍或同质量汽油的三倍，是一种清洁的高能燃料。
如何制取氢气呢？
Zn＋H2SO4 ZnSO4＋H2
实验室制取：
氢气密度比空气小，难溶于水
氢气的工业制取：
化石能源为原料制备氢气
电解水制备氢气
为什么氢气在生产和生活中目前还未没有得到广泛应用？
①工业上制取氢气的成本高
②氢气的储运成本较高：需要专门的储存和运输基础设施。以气态形式储存氢气需要高压容器或低温储罐，这伴随着安全问题(不纯的氢气遇明火会爆炸，具有安全隐患)和基础设施成本
随着科技的发展，氢能源的开发和利用已经取得很大进展，有望成为主要能源之一。
未来汽车燃料的发展方向是怎样的？需要考虑的因素有哪些？
未 来 燃 料
价格
储量
热值
环保
安全
......
能源的合理利用和开发
爆炸
燃烧与灭火
化学反应中能量的变化
化石能源的合理利用
环境污染的防治措施
新能源的开发和利用
三大化石燃料：
煤、石油、天然气
燃料充分燃烧及意义
化石燃料对环境的影响
氢气
可燃冰
其他能源
放热反应
吸热反应
燃烧条件：
①可燃物
②氧气(空气)
③温度达到着火点
充分燃烧：
足够的氧气(空气)；足够大的接触面积
灭火原理:破坏燃烧条件之一
构建知识体系

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