汽车与化学

当化学爱上汽车

一、化学在汽车上的应用

(一)化学燃烧

（1）燃烧原理

汽车所需要的动力源自各种形式的能量转化，目前汽车普遍采用内燃机发动机，主要燃料有传统的汽油、柴油，也有“绿色”燃料，如天然气，沼气或者酒精等。能量的转化过程：化学能→热能→机械能。

燃烧一般具备的三个条件：助燃剂、着火点和燃料。

（2）燃烧不充分的后果

不完全燃烧的产物主要有CO和CH化合物，容易发生“后燃”现象（即放炮），加速三元催化的损坏。

（3）需要定期更换汽油滤芯，清洗喷油嘴，清洗火花塞，更换空气滤芯，确保进气清洁和进气量大。

（二）三元催化转化器

三元催化器，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳；NOx 还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。

（1）三元催化器损坏的原因

①一定的工作温度。含有金属铂、锗或者稀土金属元素，得在一定的温度下才能发挥功能，当超过850℃，涂层的催化剂可能脱落，载体会碎裂。

②中毒。S和Pb来自汽油，P和Zn来自润滑油，容易形成氧化物颗粒吸附于催化剂表面，无法与废弃接触。

③表面积碳。长期低温行驶，三元催化无法正常工作，发动机排出的碳烟会附着在催化剂表面，是载体的空隙堵塞。

④排气恶化。对废气转化能力有限，过渡浓的HC和CO在其中反应，会产生大量

的热，损坏三元催化。

⑤氧传感器失效。Pb和Si等会造成氧传感器中毒，氧传感器失效意味着空燃比的失调，排气状况进一步恶化。

（2）保养与维护是应注意的问题

①使用无Pb汽油；

②怠速会产生更多的热量；

③形式中午切断点开关；

④氧传感器失效等等。

（三）轮胎填充氮气

氮气为惰性气体，降低损耗、噪音以及延长寿命和降低油耗。

（四）汽车蓄电池

（1）汽车上有两个电源，一个是发电机，另一个是蓄电池，蓄电池主要是启动时向起动机提供电力，发电机则是给蓄电池充电的电源。目前通用的铅酸电池是用填满海绵状铅极板作负极，二氧化铅的铅极板作正极，并用稀硫酸作电解质。

放电时，化学能转化为电能；充电时，电能转化为化学能。放电时，金属铅是负极，被氧化，发生氧化反应，生成硫酸铅，正极发生还原反应生成硫酸铅。单格电池电压2V，6个串在一起构成12V的电池组，使用一段时间后要及时补充蒸馏水，是电解质浓度在1.28g/mg左右。

（2）汽车蓄电池的维护与保养

液面下降，适当添加蒸馏水，切勿添加酸溶液。当电池电力不足时，灯光暗淡，启动无力，要防止蓄电池过充电和亏电，过充电活性物质脱落，亏电则会是极板硫化，防止电池大电流工作，每次启动时间不能超过5S，两次启动时间间隔不能少于15S，经常清理氧化物和溢出的电解液，保持蓄电池清洁干燥，防止自放电。

（五）安全气囊

安全气囊爆炸的化学反应原理

叠氮化钠、硝酸铵，经过猛烈撞击后，这些物质发生分解反应，产生大量的气体充满气囊，保护成员的头部安全。

2NaN3→2Na+3N2↑

2NH4NO3→2N2↑+O2↑+4H2O

点火到ACC后或者On时，金搞定会亮大约4～5S，然后熄灭，若不熄灭，则说

明有故障，受潮可能导致无法启动。

二、化学反应对汽车造成的影响以及应对

（一）冷却液由水，防冻液和添加剂组成

水蒸发掉，溶解度较低的CaSO4析出，Ca(HCO3)2，Mg(HCO3)2分解，放出CO2，生成难溶于水的CaCO3和Mg（OH）2，于是就慢慢的形成了水垢。

（二）保养与维护

(1)化学除垢

水垢主要成分是CaCO3和Mg（OH）2，所以加入适量食醋，生成Ca(CH3COOH)2和Mg(CH3COOH）2，稀盐酸也能出水垢。

(2)常年使用冷却液

冷却液不知要防冻和方水垢，同时还需要放腐蚀。

(3)尽量使用软水，避免硬水造成水垢。

（三）生锈的形成

空气中铁容易与O2反应生成Fe2O3,防锈措施如下：

(1)干燥

(2)涂防锈漆，是铁尽量与空气隔绝

(3)封釉

(4)打蜡。每个3～5个月，打蜡一次，这样可以隔绝空气水对于铁的锈蚀，还可以保持清洁和干燥。