燃料的合理利用与开发

第七单元燃料及其利用

第2节

一、能源

1.三大化石燃料:煤、石油、天然气（混合物、均为不可再生能源）

（1）煤：“工业的粮食”（主要含碳元素）；

煤燃烧排放的污染物：SO2、NO2（引起酸雨）、CO、烟尘等

（2）石油：“工业的血液”（主要含碳、氢元素）；

汽车尾气中污染物：CO、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘

（3）天然气是气体矿物燃料（主要成分：甲烷），是较清洁的能源。

2.两种绿色能源：天然气、乙醇

（1）天然气的主要成分：甲烷（沼气、瓦斯的主要成分也是）

甲烷的化学式:CH4（最简单的有机物，相对分子质量最小的有机物）

物理性质:无色,无味的气体,密度比空气小,极难溶于水。

化学性质:可燃性CH4+2O2点燃CO2+2H2O（发出蓝色火焰）

注：天然气与空气或氧气混合时，可能会发生爆炸，所以在点燃前先验纯

（2）乙醇(俗称:酒精,化学式:C2H5OH)

化学性质:可燃性C2H5OH+3O2点燃2CO2+3H2O

工业酒精中常含有有毒的甲醇CH3OH，故不能用工业酒精配制酒！

乙醇汽油：优点（1）节约石油资源（2）减少汽车尾气

（3）促进农业发展（4）乙醇可以再生

3.化学反应中的能量变化

（1）放热反应：如所有的燃烧

（2）吸热反应：如一般条件为“高温”的反应

4.新能源：氢能源、太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能

氢气是最理想的燃料：

（1）优点：资源丰富，放热量多，无污染。

（2）需解决问题：①如何大量廉价的制取氢气？②如何安全地运输、贮存氢气？

二、环境保护

1.环境污染物主要指工业、生活、农业排放的废水、废气、废渣。

2.当前主要的环境污染问题有大气污染、水污染、土壤污染等。

3.酸雨的主要来源是煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧；二氧化碳是造成温室效应的气体，由于人类向空气中过多的排放氟氯烃等有害物质，使臭氧层破坏。

4.空气污染主要是由汽车尾气的排放、化石燃料的燃烧等造成的；光化学污染是指在光照下氮氧化物和碳氢化合物进一步反应生成对人类危害更大的物质。

1.（昭通中考）人类正面临着油价上涨、石油短缺的困惑。以下解决能源问题的方法不当的是（）

A．利用太阳能B．砍伐树木作燃料

C．利用风能D．开发核能

2．下列能源中，不会对环境造成污染且取之不尽的天然能源是（）

A．氢气 　　　B．太阳能C．天然气D．石油

3．维持人体生命活动所需的热量，主要由哪种能量直接转化而来（）

A．太阳能B．化学能C．动能D．电能

4．（聊城中考）今年一季度，我市因治霾成效显著获得省治霾奖励。PM2.5是造成雾霾天气的元凶之一，下列行为不会增加大气中PM2.5的是（）

A.燃放烟花爆竹B．为城市主干道洒水保洁

C．露天落叶D．燃煤火力发电

5．（滨州）年4月22日是第46个世界地球日，其活动主题为“珍惜地球资源，转变发展方式﹣﹣提高资源利用效率”，下列做法不符合这一主题的是（　）

A．回收利用废旧金属，保护金属资源

B．推广无纸化办公，使用再生纸且双面打印

　C．大力发展新资源，禁止使用化石燃料

　D．洗菜的水用来浇花

类型一：燃料的合理利用与开发

例1.下列叙述正确的是（）

A.干冰蒸发时需吸收大量的热，这就是化学反应中的吸热现象

B.硫燃烧需要先加热，所以它燃烧时吸收热量

C.水蒸气液化放出热量，这是化学反应的放热现象

D.化石燃料的燃烧放出热量

答案：D

解析：本题不仅考查变化过程中能量的变化，还考查变化的种类。干冰蒸发和水蒸气液化都是物理变化，这是物理变化过程中的吸热现象和放热现象。

例2.实验证明，在同温同压下，相同体积的任何气体中含有相同的分子数。根据此结论回答下列问题（以下气体均处在同温同压下）。

（1）将同体积的CO和CH4混合，所得混合气体中，碳、氢、氧元素的原子个数比为，碳、氢、氧元素的质量比为（化成最简整数比）.

（2）燃气灶是由灶体、进气管（进CO或CH4）、进风管（进空气）开关等部件组成。我国西部的天然气东输，可改善我国东部居民的生活用气问题。使用煤气的用户在改用天然气时，需对燃气灶加以改造，改造后的燃气灶与原来的相比，进风管的主要区别是，你的理由是。

（3）面对石油、煤资源日趋减少的情况，人们正积极开发新能源。你认为21世纪来源广泛、燃烧放热多、无污染的最佳燃料是，其制取方法是。

答案：（1）2：4：16：1：4

（2）改造后的燃气灶进风管直径应比原来大因为同体积的CH4、CO分别完全燃烧时，CH4需要O2的体积多

（3）氢气利用太阳能或催化剂分解水

解析：第（1）问可以根据“在同温同压下，相同体积的任何气体中含有的分子数相同”的信息，结合已学过的化学式的含义，进行分析。根据提供的信息，所得的混合气体中一氧化碳和甲烷的分子个数比为1：1，因此，可以由一个CO分子和一个甲烷分子中的C、H、O原子个数，计算碳、氢、氧元素的质量比：

=6：1：4。第（2）问要求能够综合运用题目信息分析实际问题。根据两个化学方程式可知：恰好完全反应时，甲烷与氧气气体的体积比为1：2，一氧化碳与氧气的气体体积比为2：1；相同体积的一氧化碳燃烧耗氧量较甲烷少。填写第（3）问，要结合学过的有关物质的知识，综合考虑“来源广泛、燃烧放热多、无污染”和“最佳制取方法”等信息。

例3.物质的变化过程中伴随着能量的变化。化学变化中通常伴随着能量转化，这是因为不同的物质包含的化学能大小不同，在化学变化中物质具有的化学能可以转变为热能、光能或电能等。

（1）写出一个从环境中吸收热能的物理变化的例子。

（2）镁条燃烧时，化学能转化为能和能。

（3）已知氢气在氧气中燃烧生成水，放出热量。根据能量守恒原理，反应前氢气和氧气的混合物所包含的化学能比反应后水包含的化学能（填“高”或“低”），理由是。

答案：（1）水变为水蒸气等（2）热光（3）高由于此反应中放出热量，故反应物具有的化学能高于生成物具有的化学能。

解析：物质由固态变为液态，由液态变为气态时均吸收热量（如冰融化为水），这一变化为物理变化。镁燃烧时放出热量并发出耀眼的强光，那么镁燃烧时产生的热能和光能是由镁所包含的化学能转化的。化学反应放热时，反应物具有的化学能高于生成物具有的化学能；化学反应吸热时，反应物具有的化学能低于生成物具有的化学能。

例4.现有O2、N2、空气、H2、CO2、CO、CH4七种气体，如何加以鉴别？

答案：

解析：本题要求用分解分析的方法，综合考查初中化学中七种常见的气体的鉴别。

气体的鉴别顺序是：①观颜色②用火点③用试纸④用试剂。本题的七种气体均为无色，用点燃的木条试验，燃烧更旺的是O2，火焰无变化的是空气，火焰熄灭的是N2和CO2，导管口气体能够燃烧的是H2、CO、CH4。至于N2和CO2则可用澄清石灰水或紫色的石蕊试液鉴别，而H2、CO、CH4可根据燃烧的产物不同加以鉴别。此类较复杂的鉴别题语言叙述较繁琐，多以图表形式表述。如图所示。

类型二：能源开发与环境保护

例5．汽车尾气的主要污染物有（）

①一氧化碳②未燃烧的碳氢化合物③氮的氧化物④含铅化合物和烟尘

A.①②B.①③C.①②③D.①②③④

答案：D

解析：汽车尾气中含有一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫以及对人体产生不良影响的其他一些固体颗粒．

例6.（重庆中考）氢气作为21世纪极具开发前景的新能源之一，理由是（）

①燃烧热值高②原料资源丰富③储存和运输时安全性高④燃烧产物无污染

A．①②③B．①②④C．②③④D．①③④

答案：B

解析：氢气燃烧产物是水，不污染环境；氢气的燃烧值高；工业上制取氢气是通过电解水得到的，而地球上水资源丰富，可以从水中提取氢气，说明资源广泛．

例7.(·湖北黄冈)下列有关叙述中错误的是（）A.乙醇、沼气和氢气都是可再生能源B.“温室效应”加剧主要原因是大气中二氧化碳等气体含量升高引起的

C.加速石油的开采，可以快速提高人类的生活质量D.为了防止水污染，农业上要合理使用化肥、农药

答案：C

解析：化石燃料煤、石油、天然气属于不可再生能源，而乙醇、沼气和氢气都是可再生能源，A正确；造成“温室效应”加剧的原因，一方面是排入大气中的二氧化碳越来越多，另一方面是能够吸收二氧化碳的森林不断减少，两方面都导致大气中二氧化碳等气体含量升高，B正确；石油等化石燃料是不可再生能源，面临枯竭的危险，化石燃料燃烧对环境的影响也不容忽视，要合理利用与开发化石能源，不能加速过度开采，C错误；农业上化肥、农药的不合理使用是造成水体污染的一个原因，要合理使用农药和化肥从而达到防止水污染的目的，D正确。

例8.能源与环境成为人们日益 　　

A．石油是可燃物

B．石油是不可再生资源

C．石油不充分燃烧会生成一氧化碳、二氧化硫等有害气体

D．油罐起火，消防队员用高压水枪向油罐喷水，是为了降低石油的着火点

2．（·长沙）保护地球、防止环境污染是我们的重要职责，合理利用资源是保护地球的重要途径，下列关于资源利用的说法中，错误的是（　）

A．减少煤炭资源的过度开采B．为方便出行，提倡多开私家车

C．倡导“低碳生活”，绿色出行D．积极开发太阳能

3．（·黄石）下列物质中，不属于化石燃料的是（　）

A．煤B．石油C．天然气D．乙醇

4．（·永州）安全是人类生存的根本．下列气体与空气混合遇明火不会发生爆炸的是（　）

A．氮气B．氢气C．液化石油气D．天然气

5.下列物质与空气混合，接触到明火有发生爆炸危险的是（）

①氢气②汽油蒸气③面粉尘④棉尘⑤天然气

A.①B.①②⑤C.①②③⑤D.①②③④⑤

6.用化学知识解释成语“火上浇油”的说法中合理的是（）

A.增加可燃物，可以使燃烧更旺

B.增大氧气的浓度，可以使燃烧更旺

C.清除可燃物，达到灭火的目的

D.降低可燃物的着火点，达到灭火的目的

7.下列措施中，不利于提升城市空气质量的是（）

A．关闭或拆迁城市附近的火力发电厂

B．进一步做好城市的绿化工程

C．城市近郊小麦收割后就地焚烧麦杆

D．用电动公交车替换化石燃料公交车

8.李兵同学编写的化学小报中有如下标题，其中某标题下文章中的主角是一氧化碳，该标题可能是（）

A.PM2.5与雾霾天气

B.新装修房屋内空气中的杀手

C.形成酸雨的罪魁祸首

D.燃气热水器安装在居室内的危险

9.下列措施安全的是（）

A.进入煤矿的矿井时用火把照明

B.到溶洞里探险时用火把照明

C.启用闲置的沼气池前先进行火把实验

D.用点燃木条的方法检查液化石油气罐是否漏气

10.(·成都)不属于新能源开发和利用的是（）

11.一种新型绿色电池——燃料电池，是把H2、CO、CH4气体和空气不断输入直接氧化，使化学能转变为电能，这三种气体可以作为燃料电池所需燃料的理由是（）

A．都是无毒无害气体B．在自然界都大量存在

C．都可以燃烧并放出大量的热D．燃烧产物均为CO2和H2O

12．年“六·五”世界环境日中国的主题为“向污染宣战”。符合这一主题的是（）

A．通过焚烧秸杆为农作物提供养分

B．通过加高烟囱排放工业废气

C．提倡步行、骑自行车等“低碳”出行方式

D．施用大量的化肥和农药以提高农作物产量

13.当今世界上的三大矿物燃料是、、。人们通常把称为“工业上的血液”，把称为“工业上的粮食”。石油没有固定的沸点，加热时不同沸点的物质分别汽化、冷凝、分离后可得到汽油、煤油等产品，由此可以判定石油属于。

14.沼气、天然气和可燃冰中都含有一种可燃气体，该气体的化学式为。其在空气中完全燃烧的化学方程式为：。城市煤气中通常含有CO气体，其燃烧的化学方程式为：。

15.物质的变化过程中伴随着能量的变化。化学变化通常伴随着能量转化，这是因为不同的物质包含的化学能大小不同。在化学变化中物质具有的化学能可以转变为热能、光能或电能等。镁条燃烧时，化学能转化为能和能；电动自行车常用的铅蓄电池是一种可充电的化学电源，当给它充电时是能转化成了能。人类通过化学反应获得的能量，大多来源于化石燃料，使燃料充分燃烧对于节约能源是非常重要的，通常需要做到。

16.我国使用的燃料主要是煤炭和石油。煤燃烧排放出、等污染物，它们遇到雨水成为降落到地面。

17.汽油、柴油等石油产品中除含有碳、氢、氧元素外，还含有少量硫、氮等元素。车辆在行驶中正常燃烧或未充分燃烧时，能产生一定量污染大气的物质是、、和烟尘等。

巅峰突破

1.随着“西气东输”的全线贯通，8月底我市将有7万户用上天然气。作为家庭成员，我愿将下列有关天然气的化学知识告知父母：

（1）天然气的主要成分是_____________________，燃烧的化学方程式为：_____________。

（2）天然气在第一次通过管道输送到用户时，必须先将管道内注满氮气。我知道填充氮气的目的是_____________________。

（3）天然气本身是一种无色无味的气体，但在使用时常在天然气中加入少量有特殊气味的乙硫醇。加入乙硫醇的作用是_____________________。

2.车用乙醇是在汽油中加入适量的乙醇而形成的混合燃料。使用这种汽油不但不影响汽车的行驶性能，而且可减少有害气体的排放，是一种改善环境的清洁能源。同时，燃料乙醇主要是以粮食作为原料制得的，这对解决我国粮食转化、促进农业生产良性循环也具有十分重要的意义，根据上述报道完成下列问题：

（1）乙醇能代替汽油作为燃料，是因为乙醇中含有_______元素和_______元素。

（2）燃烧乙醇比燃烧汽油减少了对大气的污染，是因为乙醇中不含有_________________元素。

（3）乙醇主要是由粮食中的淀粉等转化而成的，淀粉是绿色植物通过光合作用由水和二氧化碳两种物质转化而成的，同时还放出氧气。由此判断，淀粉中一定含有_______元素。

3.乙醇汽油就是在汽油中加入适量的乙醇(C2H5OH)。

（1）关于乙醇汽油说法错误的是_______(填序号)。

A.乙醇属于不可再生能源

B.使用乙醇汽油可减少大气污染

C.使用乙醇汽油可节省石油资源

（2）工业上利用石油中各成分的沸点不同，分离制备汽油、煤油等产品，属于_______(填“物理”或“化学”)变化。

（3）汽油和乙醇汽油完全燃烧后产物相同，则汽油中一定含有_______和______(填元素符号)。

（4）汽车尾气中含有CO、NO，一种新型催化剂能使二者发生反应，生成两种常见的无毒气体，分别是_______、__________(填化学式)

5.年世界环境日中国主题是“向污染宣战”。从进来经常发生的雾霾天气看治理污染刻不容缓。

（1）酸雨是指pH小于5.6的降水。煤燃烧时排放出____、____（写化学式）等污染性气体，这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于水，会形成酸雨；

（2）PM2.5是指大气中微粒直径小于2.5微米的颗粒物。下列物质中不会形成PM2.5的是。

A．焚烧秸秆B．汽车尾气排放C．太阳能发电

（3）“低碳”是一种生活理念，也是一种生活态度。下列做法中不符合“低碳”要求的是__

A．节约纸张B．大量使用化石燃料

C．提倡使用节约技术和节能产品D．尽量乘坐公交车

6.（1）煤是重要的化工原料，也是居民在冬天取暖的主要能源之一。煤中含有硫元素，燃烧时产生的二氧化硫会造成大气污染。某居民家整个冬天取暖需要用煤kg,若煤中含硫约2%,则该居民家中整个冬天向大气排放约____________二氧化硫。

（2）人类对煤和石油等化石燃料的大量开采和使用,已使其面临枯竭，请列举两种有待继续开发利用的能源_____________________。

（3）有人发现厨房中有煤气或液化气泄露,立即打开换气扇或抽油烟机的开关将可燃气体排除室外,这样做是不安全的!其原因是_____________________。

7.新能源的开发和应用是当今全球性的一个重大研究课题。有人提出不同的设想。

设想一：利用太阳能，找到合适的催化剂，以水能为原料大量生产氢气，并用作各种机械的动力燃料。

设想二：美国科学家通过太空探测车发现火星大气中含有一种称为硫化羰(化学式为COS)的物质,它在氧气中放出热量。据此,可以把它作为日常生活中的新型燃料。请完成下列问题:

（1）若“设想一”能实现，请写出有关化学方程式，并注明反应类型。

（2）论证“设想二”是否可行时，须考虑哪些因素？

参考答案

1.B2．B3．B4．B5．C

1．A2．C3.C4.A5.D6.B7.C8.B9.B

10.（1）2H2+O2

2H2O（2）太阳

训练C

训练B

训练C

训练B

训练B

训练A

训练C

训练D

训练A

基础巩固

1．D2．B3．D4．A5.D6.A7.C8.D9.B10.A11.C12．C

13.煤石油天然气石油煤混合物

14.CH4CH4+2O2

CO2+2H2O2CO+O2

2CO2

15.光热电化学燃烧时有足够多的空气；燃料与空气要有足够大的接触面积。

16.二氧化硫二氧化氮酸雨

17.一氧化碳二氧化硫二氧化氮

巅峰突破

1.（1）CH4CH4+2O2

CO2+2H2O（2）检查是否漏气（3）如果漏气，可以及时察觉。

2.（1）碳氢（2）硫、氮（3）碳、氢

3.（1）A（2）物理（3）CH（4）CO2N2

5.（1）SO2、NO2（2）C（3）B

6.（1）40kg（2）太阳能、地热能、潮汐能、风能等（3）会引起爆炸

7.（1）2H2O=2H2↑+O2↑分解反应

（2）考虑到它的来源是否广泛，价格是否便宜，如何储存，燃烧之后有无污染等。