第七單元 課題2 燃料的合理利用和開發(fā)

課題2

燃料的合理利用與開發(fā)一、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化燃料燃燒產(chǎn)生了熱量，那么，是不是只有通過燃燒才能獲得熱量？鎂條燃燒生石灰與水反應(yīng)P136實(shí)驗(yàn)7-3在一支試管中加入一小匙干燥的生石灰（或幾小塊食品袋中的干燥劑，主要成分是CaO），再加入約2mL水，觀察現(xiàn)象，并用手輕輕觸碰試管外壁?，F(xiàn)象手的感覺化學(xué)方程式CaO+H2O=Ca(OH)2水沸騰試管外壁發(fā)燙生石灰

熟石灰

事實(shí)和研究證明，化學(xué)反應(yīng)在生成新物質(zhì)的同時(shí)，還伴隨著能量的變化?；瘜W(xué)不僅研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)和變化，還研究物質(zhì)變化過程中伴隨的能量變化。能量的變化通常表現(xiàn)為熱量的變化，有些反應(yīng)是放出熱量的，如氧化鈣與水、鎂與稀鹽酸反應(yīng)等；有些反應(yīng)則是吸收熱量的，如碳與二氧化碳的反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)在生成新物質(zhì)的同時(shí)，還伴隨著能量的變化，通常表現(xiàn)為熱量的變化。放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)1、燃燒2、金屬和酸的反應(yīng)3、氧化鈣與水反應(yīng)(條件為“加熱、高溫”的反應(yīng))1、二氧化碳和碳2、碳、氫氣還原氧化銅

C+O2CO2點(diǎn)燃CO2+C=

2CO高溫CaO+H2O=Ca(OH)2化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的能量的用途利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量煉鋼所以，作為重要的能源，燃料對(duì)于人類社會(huì)是非常重要的。目前，人們使用的燃料大多來自于化石燃料，如煤、石油、天然氣等。

煤、石油、天然氣是不可再生能源！煤的主要成分是碳元素，還含有少量H、N、S、O等元素及無機(jī)礦物煤是復(fù)雜的混合物煤隔絕空氣加強(qiáng)熱固體：焦炭——冶金工業(yè)重要原料液體：煤焦油——化工原料粗氨水——化肥

煤氣：煤氣——燃料（干餾）煤氣主要成分：氫氣H2甲烷CH4一氧化碳CO其他氣體煤的干餾是化學(xué)變化1、煤和石油（1）煤煤的綜合利用從油井中開采出來的石油叫做原油，是一種粘稠狀的液體。（2）石油石油的主要組成：碳和氫兩種元素，含有少量S、O、N等，也是混合物。轎車燃料飛機(jī)燃料煤油爐燃料拖拉機(jī)燃料軸承蠟燭鋪路材料工業(yè)清洗、防銹油給石油加熱，組成石油的各物質(zhì)的沸點(diǎn)不同，它們就會(huì)被先后蒸餾出來而得到分離。石油的分餾是物理變化2、天然氣天然氣主要是由碳和氫組成的氣態(tài)碳?xì)浠衔铮渲兄饕氖羌淄椋–H4）。（1）甲烷的物理性質(zhì)①通常狀況下無色、無氣味的氣體②難溶于水③密度比空氣?。?）甲烷的化學(xué)性質(zhì)——可燃性[實(shí)驗(yàn)7-4]P139點(diǎn)燃純凈的甲烷氣體，觀察火焰的顏色，燒杯的變化情況實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論

（1）點(diǎn)燃從導(dǎo)管放出的甲烷，在火焰的上方罩一個(gè)冷而干燥的燒杯甲烷燃燒生成水和二氧化碳甲烷燃燒，發(fā)出明亮藍(lán)色火焰，放出熱量，燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)水霧。澄清石灰水變渾濁（2）迅速把燒杯倒過來，向燒杯內(nèi)注入少量澄清石灰水，振蕩，觀察現(xiàn)象?；瘜W(xué)方程式：CH4+2O2=CO2+2H2O點(diǎn)燃（或?qū)⒄河谐吻迨宜男衷诨鹧嫔戏剑┘淄榫哂锌扇夹裕ㄈ紵l(fā)出明亮藍(lán)色火焰）CH4+2O2=2H2O+CO2注意：點(diǎn)燃甲烷前必須檢驗(yàn)純度點(diǎn)燃甲烷(CH4)可燃性氣體在空氣中燃燒火焰顏色燃燒產(chǎn)物氫氣(H2)一氧化碳(CO)淡藍(lán)色藍(lán)色藍(lán)色H2OCO2CO2和H2O辨別三大可燃性氣體，不能看火焰顏色(肉眼難以識(shí)別)，要看燃燒產(chǎn)物！甲烷是最重要的礦物燃料，我國(guó)是最早利用天然氣的國(guó)家，在明朝就有記載。天然氣、沼氣、瓦斯的主要成份：甲烷（CH4)化石燃料要經(jīng)過數(shù)百萬年才能形成，是不可再生的能源，人類目前大量開采，將使化石燃料最終被耗盡。因此人類應(yīng)該考慮如何合理利用化石燃料。問題：化石燃料是不是取之不盡的？我國(guó)化石燃料資源分布狀況分布不平衡煤炭資源主要分布在山西、內(nèi)蒙古、河北、山東等地。石油資源主要分布在東北、華北、新疆等地。天然氣60%分布在我國(guó)的中西部地區(qū)（新疆、四川）。西氣東輸—將天然氣從新疆輸送至上海

算一算，你能得出什么結(jié)論？

下表是我國(guó)2009年化石燃料儲(chǔ)量及年產(chǎn)量：請(qǐng)計(jì)算大約多少年后我國(guó)的石油和天然氣將被耗盡，并填入表中：基礎(chǔ)儲(chǔ)量年產(chǎn)量使用年限

石油28.33億噸1.89億噸天然氣32124億立方米851.7億立方米煤3261億噸30.5億噸

約14.9年約37.7年約106.9年目前，人類通過化學(xué)反應(yīng)獲得的能量，大多來自于化石燃料，由于資源有限，因此要控制燃燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒，提高燃料的利用率。使燃料充分燃燒通常考慮兩點(diǎn)：1.燃燒時(shí)要有足夠多的空氣2.燃料與空氣要有足夠大的接觸面氧氣不充足時(shí)，燃料中的碳不能充分燃燒，產(chǎn)生黑煙，并生成一氧化碳等物質(zhì)，使燃料燃燒的利用率降低，浪費(fèi)資源，且污染空氣。如果能有效提高煤等化石燃料的燃燒利用率，就相當(dāng)于延長(zhǎng)了化石能源的使用期限。此外，海底埋藏著大量可燃燒的“冰”—“可燃冰”，其中主要含有甲烷水合物，成為未來新能源，但在開采技術(shù)上還存在著困難。可燃冰燃燒圖可燃冰的學(xué)名為“天然氣水合物”，是天然氣在0℃和30個(gè)大氣壓的作用下結(jié)晶而成的“冰塊”?！氨鶋K”里甲烷占80%,

99.9%可直接點(diǎn)燃，燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何殘?jiān)?，污染比煤、石油、天然氣都要小得多。西方學(xué)者稱其為“21世紀(jì)能源”或“未來能源”?？扇急?立方米這種可燃冰燃燒，相當(dāng)于164立方米的天然氣燃燒所產(chǎn)生的熱值。據(jù)粗略估算，在地殼淺部，可燃冰儲(chǔ)層中所含的有機(jī)碳總量，大約是全球石油、天然氣和煤等化石燃料含碳量的兩倍，海底可燃冰的儲(chǔ)量夠人類使用1000年據(jù)專家估計(jì)，全世界石油總儲(chǔ)量在2700億噸到6500億噸之間。按照目前的消耗速度，再有50－60年，全世界的石油資源將消耗殆盡。可燃冰的發(fā)現(xiàn)，讓陷入能源危機(jī)的人類看到新希望。然而要從海底將這些東西發(fā)掘出來，卻并非易事?？茖W(xué)家們認(rèn)為，這種礦藏哪怕受到最小的破壞，甚至是自然的破壞，就足以導(dǎo)致甲烷氣的大量散失，從而使大氣中的溫室氣體含量急劇增加，它所產(chǎn)生的后果將是不堪設(shè)想的。三、使用燃料對(duì)環(huán)境的影響1、燃料的使用，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，給人們生活帶來了很多便利。但是，在利用化石燃料造福人類的同時(shí)，也帶來了一些問題，如對(duì)環(huán)境造成的不良影響、造成資源枯竭等?；剂先紵斐煽諝馕廴荆饕幸韵聨追矫嬖颍喝剂现械囊恍╇s質(zhì)如硫等燃燒時(shí)，產(chǎn)生空氣污染物如二氧化硫等燃料燃燒不充分，產(chǎn)生一氧化碳等未燃燒的碳?xì)浠衔锛疤苛?、塵粒等排放到空氣中形成浮塵。煤燃燒時(shí)排放出二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)等污染物。這些氣體或氣體在空氣中發(fā)生反應(yīng)后的生成物溶于雨水，會(huì)形成酸雨。SO2

NO2

酸雨防治酸雨：使用脫硫煤；用天然氣替代煤酸雨危害：腐蝕建筑物、使土壤酸化、破壞森林煤的燃燒碳元素硫元素氮元素CO有毒氣體CO2

溫室效應(yīng)SO2

NO2

酸雨煤燃燒時(shí)生成的SO2和NO2溶于雨水形成酸雨工廠排出的煙塵污染空氣圖7-35森林受到酸雨破壞河流嚴(yán)重污染，死魚隨處漂流圖7-36雕像受到酸雨腐蝕1908年1968年2、汽車用燃料的燃燒汽油或柴油燃燒后尾氣的污染物有：一氧化碳CO

、未燃燒的碳?xì)浠衔?、氮的氧化物（如NO、NO2等）、含鉛化合物和煙塵等歸納總結(jié)：煤和石油等化石燃料燃燒造成對(duì)空氣的污染，主要有哪些方面？1、燃料中一些雜質(zhì)（如S、N等）燃燒時(shí)，產(chǎn)生空氣污染物（如SO2、NO2、NO）；2、燃料燃燒不充分，產(chǎn)生CO；3、未燃燒的碳?xì)浠衔锛疤剂?、塵粒等粉塵排放到空氣中。為了減少汽車尾氣對(duì)環(huán)境的污染，目前在燃料和汽車制造技術(shù)方面采取的措施：1、改用壓縮天然氣(CNG)或液化石油氣(LPG)作燃料，以減少對(duì)空氣的污染2、改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒方式，使汽油充分燃燒；3、使用催化凈化裝置，使有害氣體轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)4、使用無鉛汽油，禁止含鉛物質(zhì)排放；5、使用乙醇汽油在汽油中加入適量乙醇作為汽車燃料（車用乙醇汽油），可適當(dāng)節(jié)省石油資源，并在一定程度上減少汽車尾氣的污染。俗稱：酒精C2H5OH乙醇乙醇可通過高梁、玉米和薯類等發(fā)酵、蒸餾而得到，屬于可再生能源。C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O點(diǎn)燃乙醇在空氣中燃燒時(shí)放出大量的熱，可用作酒精燈、火鍋、內(nèi)燃機(jī)等的燃料。“綠色”能源四、能源的利用和開發(fā)氫氣物理性質(zhì)：無色無味，密度是所有氣體中最小，難溶于水。無毒、熱值高、燃燒產(chǎn)物是水，是理想的清潔、高能燃料（最清潔的燃料）實(shí)驗(yàn)室常用鋅粒與稀硫酸制取氫氣：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑固液不加熱實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的成本較高。人類制取氫氣最理想的科學(xué)設(shè)想：找到某種催化劑，利用太陽光分解海水。目前，由于氫氣的制取技術(shù)成本高和儲(chǔ)存困難，作為燃料和化學(xué)電源暫時(shí)還未能廣泛應(yīng)用。氫氣的化學(xué)性質(zhì)1、可燃性（點(diǎn)燃前要驗(yàn)純）2H2+O2=2H2O點(diǎn)燃2、還原性H2+CuO

△

Cu+H2O現(xiàn)象：黑色粉末變成紅色，試管口有水珠生成開發(fā)其它清潔新能源P145太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、核能等風(fēng)力發(fā)電太陽能發(fā)電太陽能汽車－－TOYOTA三大化石燃料煤：“工業(yè)的糧食”，是人類歷史上最古老的化石燃料石油：“工業(yè)的血液”天然氣：地下自然形成的可燃性氣體，主要成分是甲烷（CH4)

煤（C）、石油（C、H）和天然氣（C、H）都是混合物，都是不可再生的資源。小結(jié)：1、下列說法中不正確是的（）

A、煤、石油和天然氣是不可再生的能源

B、從石油中能分離出汽油、柴油、酒精等燃料

C、煤的燃燒會(huì)造成環(huán)境污染

D、沼氣的應(yīng)用可解決農(nóng)村的燃料問題B2、下列變化屬于化學(xué)變化的是（）

A、煤隔絕空氣加熱變成焦炭等物質(zhì)

B、酒精揮發(fā)

C、石油分餾得到汽油、柴油等物質(zhì)

D、鍋爐爆炸A3、有關(guān)石油的敘述不正確的是（）

A、汽油是純凈物B、石油是混合物

C、石油可作化工原料生產(chǎn)許多產(chǎn)品

D、石油的煉制是利用石油中各成分的沸點(diǎn)不同A練習(xí)4、自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級(jí)能源，需依靠其他能源間接制取的能源稱為二級(jí)能源，如氫氣屬高效、無污染的二級(jí)能源，是因?yàn)樽匀唤缰鞋F(xiàn)成氫氣很少。下列敘述正確的是（）A、天然氣屬二級(jí)能源B、風(fēng)能屬二級(jí)能源C、家用電器作用的電源屬一級(jí)能源D、一氧化碳屬二級(jí)能源D5、請(qǐng)仔細(xì)閱讀下列文字，然后完成有關(guān)問題。（1）煤是一種常用的化石燃料，家庭用煤經(jīng)過了從“煤球”到“蜂窩煤”的變化。以前人們把煤粉加工成略大于乒乓球的球體，后來人們把煤粉加工成圓柱體，并在圓柱體內(nèi)打上一些孔。請(qǐng)你分析這種變化的優(yōu)點(diǎn)？增大煤與氧氣的接觸面積，使其充分燃燒，減少有害物質(zhì)的排放。（2）燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多污染物。據(jù)資料顯示，冬天的空氣中二氧化硫含量會(huì)增多。請(qǐng)你分析造成這一現(xiàn)象的可能原因是

。為了減少煤燃燒對(duì)環(huán)境造成的污染，可將水蒸氣通過熾熱的煤層制得較清潔的水煤氣[主要成分是CO和H2]，