7.2燃料的合理利用与开发
一.化学反应中的能量变化
[实验7-3]在一支试管中加入一小匙干燥的生石灰，再加入2 mL水，观察现象，并用手触摸试管外壁。
生石灰和水剧烈反应，产生大量水蒸气，放热。
热或烫手。
生石灰和水剧烈反应，产生大量水蒸气，
并放出热量，说明这是一个 放热反应。
结论：化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化。而能量的变化通常表现为热量的变化。其中，放出热量的为放热反应，吸收热量的为吸热反应。
1、化学反应与能量变化
化学反应都伴随着能量变化，通常表现为热量变化
这些实验说明了什么问题呢?
化学反应中都伴随有能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化：有些化学反应中有热量放出，有的则从外界吸收热量。
大多数化学反应
总结：
人类需要的大部分能量是由化学反产生的
生活燃料的使用：做饭、取暖等；
还有发电、烧制陶瓷、冶炼金属和发射火箭；
开山炸石和拆除危旧建筑；等等
对于我们自身来说，维持体温和日常活动所需的能量，都与食物在体内发生的化学反应有关。
目前人们通过化学反应获得的能量，大多来自于化石燃料，化石燃烧对于人类非常重要。
生活燃料的使用：做饭、取暖等；
炼钢
烧砖
发电
开山炸石
燃料燃烧不充分时，不仅使燃料燃烧产生的热量减少，浪费资源，而且还会产生大量的CO等物质，污染大气。
（1）如何做到使燃料充分燃烧呢？

（2）充分燃烧的优点有哪些？

（3）不充分燃烧的缺点有哪些？
2、燃料充分燃烧的条件
①燃烧时要有足够多的空气（或氧气）；
②燃料要与空气要有足够大的接触面积。
燃料充分燃烧，能节约能源、减少环境污染
1、炼钢炉炼钢时为什么要不停地鼓入空气？
2、在篝火燃烧时，木柴为什么不平放在地上，却要架空？
3、这两种做法对燃料而言有什么好处？对环境来说又什么帮助？
讨论
提供充足的空气
使木柴与空气有足够的接触面，充分燃烧
使燃料充分燃烧，减少环境污染
二、化石燃料的利用
生活中经常使用的燃料有 煤、石油和天然气，我们常称它们为化石燃料。它们是不可再生能源
植物或植物枯萎后
植物等被埋于土中，经长期复杂变化形成煤。
①煤的形成：
煤也叫做煤炭，被喻为“工业的粮食”、“黑色的金子”
1、⑴化石燃料的形成
② 石油和天然气的形成
石油又叫原油，被誉为“工业的血液”；天然气的主要成分是甲烷（CH4），是公认的当今世界最重要而又较洁净的气体燃料。
煤是混合物，主要含碳元素，还含有氢元素和少量氮、硫、氧元素；燃烧产物为CO2、NO2、SO2等。
1.煤和石油
煤的干馏
隔绝空气
加 强 热
焦 炭
粗氨水
煤干馏是化学变化
煤 气
炼焦炉出焦
煤焦油
煤干馏后的综合利用，既可以充分利用煤的资源，还可以极大的减少污染。
煤的用途
工业的粮食
思考下列问题：
1、煤是纯净物还是混合物？ 主要组成元素是什么？还含有哪些少量元素？
2、煤完全燃烧的产物有哪些？
4、煤气的主要成分有哪些？
3、如何将煤综合利用？
混合物
碳元素
氢、氮、硫、氧元素
CO2
H2O
NO2
SO2
将煤隔绝空气加热，生成焦炭、煤焦油、煤气等。（煤干馏[化学变化]后的综合利用，既可以充分利用煤的资源，还可以极大的减少污染。）
氢气H2 甲烷CH4 一氧化碳CO 其他气体
石油也是混合物，主要含碳、氢元素（少量氮、硫元素）；分馏产物燃烧产物为CO2、NO2、SO2等。
石油(工业的血液 )
从油井中开采出来的石油也叫原油，是一种粘稠状的液体。
石油中主要含有碳和氢两种元素。
城镇的许多家庭做饭使用一种罐装“煤气”作为燃料，罐中所装的是液化石油气。
根据各成分的沸点不同进行分离。
石油的分馏炼制图
给石油加热， 组成石油的各物质的沸点不同，它们就会被先后蒸馏出来而得到分离，是物理变化。
⑴石油可以直接做燃料吗?
⑵石油产品中有哪些是常用燃料?
不可以，因为石油是混合物，里面有很多的杂质,导致石油的易燃度减低而且直接燃烧石油会
产生很多的废气,污染环境

如果把石油的原油提炼后会分解出多种产物如:汽油，煤油沥青，柴油等,可以充分利用。
城镇的许多家庭做饭使用一种罐装“煤气”作为燃料，罐中所装的是液化石油气，这是石油化工的一种产品。液化石油气是经加压后压缩到钢瓶中的，瓶内压强是大气压强的7～8倍。
煤气泄漏会造成什么危害？使用罐装液化石油气在安全上应注意什么？
煤气的主要成分是一氧化碳，它是可燃性气体并且是有剧毒的气体， 一旦泄漏，一方面可能引起火灾甚至爆炸事故，另一方面可使人中毒死亡，所以要谨防泄漏事故发生；灌装液化石油气(主要成分为丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等）是经加压后压缩在钢瓶中，由于这些气体都属于易燃易爆物，使用时一定要注意安全、轻拿轻放、放置在远离火源处、用毕要关紧阀门、防止泄漏、定期检查等，一旦泄漏要立即关闭阀门、打开门窗，切记产生火花，如开灯、碰撞电子打火装置等。
工业的血液
石油的用途
（1）成分：
天然气的主要成分是甲烷（CH4)（俗称沼气）
2、天然气
（2）a.甲烷的物理性质
实验现象：
①产生明亮的蓝色火焰;
②烧杯内壁有水雾；
③放出热量；
④杯壁上澄清石灰水变浑浊。
b. 甲烷的化学性质
——可燃性（点燃前先验纯）
验证甲烷(CH4)的元素组成
◎实验探究记录：
产生淡蓝色火焰
烧杯内壁出现水珠
甲烷具有可然性
甲烷中含有氢元素
甲烷中含有碳元素
化 学 方 程 式
澄清石灰水变浑浊
甲烷的存在
（1）甲烷还存在于池沼的底部（常称为沼气）
（2）甲烷还存在于煤矿的坑道中。甲烷混在空气中达到一定程度时，遇火会发生爆炸。
人工能制取沼气吗？
把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，就可产生甲烷。
在我国农村利用沼气，不仅可以解决生活用燃料问题；还能综合治理环境卫生问题。
3.合理利用与开发石能源
世界能源的主要来源
天然气20%
煤 35%
石油 40%
石油
1.89亿吨
探明储量量
年产量
天然气
煤
28.33亿吨
32124 亿 立方米
851.7亿立方米
我国2009年化石燃料储量及年产量
3261亿吨
30.5亿吨
“可燃冰” 白色 形似冰雪 能像固体酒精样直接点燃
可燃冰
在人们担心化石能源将被耗尽时，科学家发现海底埋藏着大量可燃烧的“冰” —— “可燃冰”。
可燃冰燃烧图
可燃冰的学名为“天然气水合
物”，是天然气在0℃和30个
大气压的作用下结晶而成的
“冰块”。“冰块”里甲烷占80%
 ～99.9%，可直接点燃，燃烧后
几乎不产生任何残渣，污染比煤、
石油、天然气都要小得多。西方
学者称其为“21世纪能源”或“未来能源”。
可燃冰
“可燃冰”能否替代化石燃料？
使用“可燃冰”替代化石燃料有什么优点？还存在哪些问题？
优点：能量高、燃烧值大、污染小
缺点：如开采中甲烷泄漏到大气中，将造成严重的温室效应。
防止泄漏中毒
防止泄漏爆炸
防止泄漏
爆炸
防止泄漏
爆炸
小结
1、点燃甲烷前，要先 。

2、写出甲烷燃烧的化学方程式：

。

3、请设计一个实验验证甲烷燃烧的产物。
验纯
CH4 +2 O2 ==== CO2 + 2H2O
①、点燃后，用一个干冷的小烧杯罩在火焰上方，如果烧杯壁有小水珠产生，则证明有水生成；
②、迅速倒转烧杯，到入澄清石灰水，振荡，如果石灰水变浑浊，则证明有二氧化碳生成。
点燃
巩固练习：
D
（5）下列关于石油的叙述中不正确的是（ ）
A、石油是一种化工产品 B、石油是一种混合物
C、可利用石油产品发电 D、将石油分馏可得多种产品
A
（7）下列气体与空气混合后遇明火，可能发生爆炸的是（ ）
A、氧气 B、氢气 C、甲烷 D、二氧化碳
B、C
（6）下列过程属于物理变化的是（ ）
A、煤在隔绝空气的条件下加强热 B、煤的形成
C、石油的形成 D、从石油里分馏出汽油等
D
（8）点燃某无色气体，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，烧杯内壁有水珠生成。把烧杯迅速倒转注入适量的澄清石灰水振荡，澄清石灰水变浑浊。该气体不可能是 （ ）

A．CH4 B．CO和H2的混合气体
C．H2 D．酒精（C2H5OH）蒸气
C
9、下列说法中不正确是的（ ）
A、煤、石油和天然气是不可再生的能源
B、从石油中能分离出汽油、柴油、酒精等燃料
C、煤的燃烧会造成环境污染
D、沼气的应用可解决农村的燃料问题
B
10、下列变化属于化学变化的是（ ）
A、煤隔绝空气加热变成焦炭等物质
B、酒精挥发
C、石油分馏得到汽油、柴油等物质
D、锅炉爆炸
A
11、有关石油的叙述不正确的是（ ）
A、汽油是纯净物 B、石油是混合物
C、石油可作化工原料生产许多产品
D、石油的炼制是利用石油中各成分的沸点不同
A
12、自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源，需依靠其他能源间接制取的能源称为二级能源，如氢气属高效、无污染的二级能源，是因为自然界中现成氢气很少。下列叙述正确的是（ ） A、天然气属二级能源 B、风能属二级能源 C、家用电器作用的电源属一级能源 D、一氧化碳属二级能源
D
13、请仔细阅读下列文字，然后完成有关问题。 （1）煤是一种常用的化石燃料，家庭用煤经过了从“煤球”到“蜂窝煤”的变化。以前人们把煤粉加工成略大于乒乓球的球体，后来人们把煤粉加工成圆柱体，并在圆柱体内打上一些孔。请你分析这种变化的优点？
增大煤与氧气的接触面积，使其充分燃烧，减少有害物质的排放。
（2）燃烧时会产生许多污染物。据资料显示，冬天的空气中二氧化硫含量会增多。请你分析造成这一现象的可能原因是 。为了减少煤燃烧对环境造成的污染，可将水蒸气通过炽热的煤层制得较清洁的水煤气[主要成分是CO和H2]，请你写出反应的化学方程式 。（3）水煤气用管道输送到千家万户，这使是我们常说的家用煤气。煤气厂常在家用煤气中掺入少量具有难闻气味的气体，其目的是 。
冬天用煤量增大，燃烧时产生的二氧化硫增多
便于及早发现煤气泄漏，以防引起中毒或爆炸等危险
三.使用燃料对环境的影响
三十年前
燃料燃烧对空气的影响
1、煤的燃烧
思考：煤中含哪些元素？
碳元素
硫元素
氮元素
CO 有毒气体
CO2 温室效应
SO2
NO2
酸雨
思考：这些元素燃烧后生成哪些物质？
酸雨的危害：影响作物生长、腐蚀金属材料、 破坏大理石建筑、人体健康
2、汽车用燃料的燃烧：
1、尾气：
2、改进措施：
污染物：
一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘
减少汽车尾气对空气污染的措施有：
(1)改进发动机的燃烧方式，以使汽油能充分燃烧。
(2)使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质。
(3)使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。
(4)使用压缩天然气[CNG]或液化石油气[LPG]作燃料。
使用压缩天然气燃料的汽车
液化石油气汽车加气站
化石燃料中天然气是比较清洁的燃料！
小结：煤和石油等化石燃料燃烧造成对空气的污染，主要有哪些原因？
①燃料中的一些杂质如硫等燃烧时，产生空气污染物如二氧化硫等。
②燃料燃烧不充分，产生一氧化碳。
③未燃烧的碳氢化合物及碳粒、尘粒等排放到空气中。
我们离不开燃料，更需要清洁的环境！怎么办？
开发新能源，实现人类可持续发展思想
1、乙醇（酒精）
C2H5OH
使用车用乙醇汽油的优点？
①节省石油资源
②减少汽车尾气的污染
③促进农业生产
四、能源的利用和开
乙醇和氢气是两种清洁能源,其中氢气被认为是最清洁的燃料。它们是可再生能源。
2、氢气 H2
实验室常用锌和稀硫酸反应来制取氢气
Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑
讨论1 ：回忆在第三单元做过的电解水的实验，写出电解水的化学方程式。
讨论2：电解水和用锌与稀硫酸反应都可以得到氢气。如果将氢气作为燃料广泛使用，你认为这两种方法切实可行吗？为什么？
不可行，由于氢气的制取成本高和贮存困难，作为燃料暂时还不能广泛使用。但人们正在研究，最终氢气会成为最主要的能源之一。
利用不同形式的能量发电示意图
燃烧热值高　每千克氢燃烧后能放出142.35千焦的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。
　　清洁无污染　燃烧的产物是水，对环境无任何污染
　　资源丰富　氢气可以由水分解制取，而水是地球上最为丰富的资源。
　　适用范围广　贮氢燃料电池既可用于汽车、飞机、宇宙飞船，又可用于其他场合供能。
氢能
核燃料蕴藏有如此巨大的能量，所以越来越受到人们的重视
能量释放
2500吨煤
燃烧
1千克铀235
裂化
核能
优点：
污染小，储藏大，成本低，特别是
释放能量大
核能:由于核动力的燃料是核燃料，相比于 煤或石油的优点是无空气污染，无漏油等问题。它的唯一缺点是存在放射性污染.
地球接收的太阳能
（一年）
74万亿吨煤
燃烧
能量
特点：
极为丰富，又是清洁的、可再生的能源
太阳能
太阳表面温度高达6000℃，内部不断进行核反应，并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量。据估计，每三天太阳向地球辐射的能量，就相当于地球所有矿物燃料能量的总和。
太阳能
人类利用太阳能有三个途径：光能转化成热能、光能转化成电能、光能转化成化学能.
用于风帆助航、风力提水、农副产品加工、风力发电、风力致热等
风能是一种流动空气产生的动能
全球风能 被利用
1%
人类对能源的全部要求
利用为牧区、海岛、哨所、高山气象站及偏远地区提供生活、生产用电
风能
风力发电的优越性可归纳为三点：第一，建造风力发电场的费用低廉，比水力发电厂、火力发电厂或核电站的建造费用低得多；第二，不需火力发电所需的煤、油等燃料或核电站所需的核材料即可产生电力，除常规保养外，没有其他任何消耗；第三，风力是一种洁净的自然能源，没有煤电、油电与核电所伴生的环境污染问题。
国内最著名的风力发电场（简称风电场），是在新疆乌鲁木齐附近
地热能 ： 地球内部包含的热能，火山爆发、地震和温泉都是地热能的表现形式。
地球内部放出（一小时）
热 量
6000吨优质煤
燃烧
一般用于温室、育秧、育种、养鱼并将地下天然蒸汽和热水用于生产和生活。
地热能
地热能:研究表明，地热能的蕴藏量相当于地球煤炭储量热能的1.7亿倍，可供人类消耗几百亿年，真可谓取之不尽、用之不竭，今后将优先利用开发。
挥发成分含量高，易于着火燃烧，但体 积
松散，能量密度低
太阳能通过光合作用以生物的形态储存的能量
林产品下脚料、薪柴、秸秆、人畜粪便、水生作物、沼气和城市生活、生产中的废弃物等
方向:
定义：
种类：
特点：
（1）转换成气体燃料和液体燃料
（2）改进燃烧装置，提高燃烧热效率
生物能
潮汐能 ： 由潮汐涨落所产生的位能和
动能称为潮汐能
主要用作水磨、水车、农副产品机械的动力和发电
用途：
潮汐能
1.农作物收割后留下大量秸杆，下列有关秸杆的处理方法错误的是（ ）
A .做饲料       B.造纸       C.制沼气       D.就地焚烧

2.从人类生存的环境考虑，未来用于汽车的理想燃料是（ ）
A.氢气        B.天然气       C.煤          D.石油

3 .提供能量巨大、持续时间长、分布地域广阔、获取利用方便、使用安全高效，且对环境不产生负面影响的新能源是（ ）
A.核能        B.太阳能          C.氢能         D.地热能
随堂练习
D
A
B
4 . 要节约现有能源，还要研究开发新能源。新能源是指 （ ）
①氢能  ②太阳能  ③风能  ④水能  ⑤地热能  ⑥潮汐能  ⑦电能
A.①②④⑦                     B.①②③⑤              
C.③④⑤⑥               D.①②③⑤⑥
5. “西气东输”是开发大西北的一项重大工程，输送的是当今世界上最重要的一种气体化石燃料，该气体的主要成分是 （ ）
A.CO        B.H2          C.O2       D.CH4
D
D
6.下列叙述不正确的是 （ ）
A.煤和石油大量的直接燃烧会造成空气严重污染
B.化石燃料蕴藏量是有限的
C.我国的煤和石油资源很丰富，不需要大力开发 新能源
D.我国的煤和石油资源有限，必须合理开发，综合利用

7.下列各组物质分别在空气中充分燃烧，产物完全相同的是 （ ）
A.H2 和CO          B.CH4和CO
C.C2H5OH和CH4              D.H2和C
C
C
8.下列关于酸雨的说法中，错误的是 （ ）
A.酸雨会改变物质的密度
B.酸雨会使河流、湖泊酸化，影响渔业生长
C.酸雨会腐蚀建筑物，损害农作物和林木等
D.酸雨会随风远距离飘落，导致大范围的公害

9. 我国正在推广使用乙醇汽油。所谓乙醇汽油就是在汽油中加入适量乙醇（一般为10∶1）混合而成的一种燃料。下列有关的叙述错误的是 （ ）
A.乙醇汽油是一种新型的化合物
B.汽车使用乙醇汽油可以减少有害气体的排放
C.由石油可以制得汽油
D.由玉米、高梁发酵可以制得乙醇
A
A