資源簡介

燃料的合理利用與開發
教學目標
掌握常見的化學反應過程中是放熱反應還是吸熱反應。
認識三大化石燃料的重要作用及對環境的危害。
尋找新能源，及新能源的優點。
教學重點
化學反應過程中是放熱反應還是吸熱反應。
認識三大化石燃料的重要作用及對環境的危害。
教學難點
化學反應過程中是放熱反應還是吸熱反應。
教學過程
一、復習預習
上節課我們共同學習了燃燒的條件和滅火的方法。本堂課咱們繼續學習在生活和生產中常見的燃料有哪些？這些燃料的使用是否對環境產生污染。
二、知識講解
考點1三大化石燃料：煤、石油、天然氣（均為混合物，并且均為不可再生能源）
1) 煤——“工業的糧食”
a) 煤中主要含碳元素。
b) 煤燃燒排放的污染物：SO2、NO2、CO、煙塵等。（SO2、NO2可導致酸雨）
c) 為了使煤得到綜合利用，可以將煤干餾，即隔絕空氣加強熱，使煤分解為焦炭、煤焦油、煤氣等有用的物質。（干餾是化學變化）
1) 石油——“工業的血液”
a) 石油中主要含碳、氫元素。
b) 汽車尾氣中的污染物：CO、未燃燒的碳氫化合物、氮的氧化物、含鉛化合物和煙塵。
c) 利用石油中各成分的沸點不同，可以將石油分餾，使石油中各成分分離。（分餾是物理變化）
d) 由石油煉制的部分產品和主要用途：溶劑油、汽油、航空煤油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟、瀝青。
2) 天然氣
a) 天然氣的主要成分是甲烷（沼氣）。
b) 甲烷是最簡單的有機物、相對分子質量最小的有機物。
c) 甲烷的物理性質：無色無味的氣體，密度比空氣小，極難溶于水。
d) 甲烷的化學性質：可燃性。
e) 甲烷燃燒的化學方程式：CH4+2O2CO2+2H2O（甲烷燃燒會產生明亮的藍色火焰。）
f) 在我國農村，使用沼氣的好處如下：
①可以解決生活用燃料問題；
②改善農村環境、衛生狀況；
③提高肥效。
3) 可燃冰：科學家們在海底發現了大量可燃冰，它是一種甲烷水合物，是甲烷與水在低溫高壓下形成的。
a) 可燃冰的優點：能量高、熱值大，是替代化石燃料的新能源。
b) 可燃冰的缺點：如果在開采中甲烷氣體大量泄漏于大氣中，會造成更加嚴重的溫室效應。
我們對待化石燃料的態度：合理開采、減少使用、綜合利用。
考點2化學反應中的能量變化
4) 探究化學反應中的能量變化
【實驗操作】在一支試管中加入幾小段鎂條，再加入5mL鹽酸，觀察現象，并用手觸摸試管外部。
【實驗現象】劇烈反應，產生大量氣泡；放熱；鎂條逐漸變小或消失。
【實驗結論】鎂條與鹽酸發生化學反應并放出熱量。
【化學方程式】Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
5) 有些化學反應可以產生熱量，如：可燃物的燃燒；鋁、鎂等金屬和鹽酸反應等。
有些化學反應會吸收熱量，如一些條件為“高溫”的反應。
6) 使燃料充分燃燒的方法：
①加大空氣的量；
②增大燃料與空氣的接觸面積。
實例：將塊狀的煤加工粉碎成煤粉，或者制成蜂窩煤等。
7) 燃料充分燃燒的意義：
①使有限的能源發揮最大的作用（放熱多、節省能源）；
②降低環境污染的程度。
8) 燃料不充分燃燒的后果：
①使燃料燃燒產生的熱量減少，浪費資源；
②產生大量的CO等物質，污染空氣。
考點3燃料燃燒對空氣的影響
1) 煤燃燒時排放出SO2、NO2等污染物，這些氣體或氣體在空氣中反應后的生成物溶于雨水，會形成酸雨。
2) 酸雨的危害：
①腐蝕大理石建筑、鋼鐵制品；
②污染江河湖海，使土壤酸化；
③影響水中動植物生長，破壞森林、農作物的生長。
④直接危害人體健康，甚至使人死亡。
3) 酸雨形成的反應原理：SO2+H2O=H2SO3，2H2SO3+O2=2H2SO4
來源：含硫煤的燃燒、工廠廢氣、汽車尾氣等排放的氮、硫的氧化物。
防治燃料燃燒造成的空氣污染
4) 酸雨的防治：
①工廠廢氣處理后排放；
②減少含硫煤的使用或使用脫硫煤；
③改善汽車用燃料（如壓縮天然氣CNG和液化石油氣LPG）；
④減少煤、石油等化石燃料的燃燒，大力開發使用新燃料、新能源。
5) 減少汽車尾氣對空氣的污染
①改進發動機的燃燒方式，以使汽油能夠充分燃燒；
②使用催化凈化裝置，使有害氣體轉化為無害物質；
③使用無鉛汽油，禁止含鉛物質排放。
使用和開發新的燃料及能源
6) 乙醇
a) 乙醇俗稱酒精，化學式為C2H5OH。
b) 乙醇的物理性質：無色、有特殊氣味的液體，易揮發，易溶于水（能與水以任意比例互溶），并能溶解多種有機物。
c) 乙醇具有可燃性：C2H5OH+3O22CO2+3H2O
d) 乙醇的用途：用作酒精燈、火鍋、內燃機等的燃料；重要的化工原料；制成車用乙醇汽油；制造消毒劑；制造醋酸、飲料、香精、染料等。
e) 車用乙醇汽油：車用乙醇汽油是將變形燃料乙醇和汽油以一定的比例混合而形成的一種汽車燃料。
f) 使用車用乙醇汽油的好處：
①節省石油資源；②減少汽車尾氣的污染；③促進農業生產。
7) 氫氣：見第三單元
8) 其他新能源：太陽能、核能、風能、地熱能和潮汐能等。
三、例題精析
【例題1】 能源問題是當今世界三大問題之一，下列有關能源的敘述中不正確的是（ ）
A.乙醇汽油中添加的乙醇屬于可再生能源
B.人類通過化石燃料獲得能量的過程是物理變化
C.將煤球制成“蜂窩煤”是為了增大與空氣的接觸面積，使其燃燒更充分
D.我國南海海底儲藏了大量“可燃冰”，它將成為替代化石燃料的新能源
【答案】B
【解析】乙醇可以通過糧食釀造，屬于可再說能源，A對；化石燃料通過燃燒將化學能轉化成熱能，這個過程屬于化學變化，B錯；可燃物與氧氣的接觸面積越大燃燒越充分，C對；可燃冰燃燒產生大量的熱能，可以作為新能源代替化石燃料，D對。
【例題2】 下列反應屬于放熱反應的是（ ）
A. CaCO3高溫 CaO + CO2↑
B.2KMnO4加熱K2 MnO4 + MnO2 + O2↑
C.2Mg + O2點燃 2MgO
D.CaCO3 + 2HCl =CaCl2 + H2O + CO2↑
【答案】CD
【解析】判斷化學化學反應吸熱還是發熱，有時可以從反應條件判斷，一般“加熱” 或“高溫”條件下進行的反應是吸熱反應；“點燃”條件下進行的反應是放熱反應。另外，在實驗室進行探究實驗室，要多注意觀察和體驗一些反應伴隨的熱量變化情況。本題中，A、B從反應條件來看，是明顯的吸熱反應；而C是明顯的放熱反應，D盡管沒有反應條件，但也是放熱反應，做實驗時，能明顯感覺到試管發熱。
【例題3】 實驗室用簡單裝置制取氫氣有如下步驟，其中操作順序正確的是（ ）
①向試管中裝入鋅粒②檢驗裝置的氣密性③向試管里倒人硫酸，并塞緊帶導管的單孔塞④收集氫氣⑤將試管固定在鐵架臺上
A．①②③④⑤ B．②①③⑤④
C．②③①④⑤ D．①③②⑤④
【答案】B
【解析】首先要清楚，用簡單裝置制取氫氣時，氣體的發生裝置主要是試管和帶導管的單孔膠塞。實驗操作時，首先要檢驗裝置的氣密性，則②為首選，即答案在B、C中選擇；然后再裝入藥品，裝藥品的順序一般是先裝固體藥品，后裝液體藥品，可見B正確；并且應先把試管固定在鐵架臺上，再來收集氣體，進一步說明B正確、C錯誤。
四、課堂運用
【基礎】
1.下列不屬于化石能源的是（ ）
A．水能 B．煤 C．石油 D．天然氣
2.人類生活需要能量，下列能量是通過發生化學變化產生的是( )
A．給電熨斗通電產生的熱量 B．水電站利用水力發電產生的電能
C．液化石油氣燃燒放出的熱量 D．給電動車充電，儲存在電瓶內的能量
3.含硫的煤不完全燃燒時，排放出污染環境的氣體是（ ）
A．只有CO B．只有SO2
C．CO和CO2 D．SO2和CO
4.化石燃料資源將日趨桔竭，太陽能、風能、氫能和核能等新能源的使用范圍將越來越廣。下列有關說法中，錯誤的是（ ）
A．水力發電，符合“低碳經濟”理念
B．風力發電時，不會對大氣造成污染
C．太陽能發電時，太陽能直接轉化為化學能
D．煤和石油都是化石燃料
【鞏固】
1.關于天然氣的下列敘述中不正確的是（ ）
A．天然氣和沼氣的主要成分都是甲烷
B．液化石油氣灶具改為天然氣作燃料，燃燒時應減小進空氣量或增大進天然氣量
C．天然氣與空氣混合點燃，不會發生爆炸
D．與煤炭相比，天然氣燃燒產生的廢氣中，SO2等污染物較少
2天然氣的主要成分是甲烷（CH4），它是一種“清潔能源”。甲烷在空氣中完全燃燒生成二氧化碳和水，寫出該反應的化學方程式 。城市煤氣中常含有CO氣體，寫出CO燃燒的化學方程式。煤氣與天然氣相比，從安全角度看，煤氣的主要缺點是 。在點燃H2 、CO、CH4這三種氣體之前一定要。從環境保護的角度考慮，煤氣、天然氣和氫氣中，首選的燃料是 。
3.2012年我國成功發射的“嫦娥二號”將對月球進行全球性、整體性和綜合性探測,以獲取月球的三維立體圖像等?！版隙鸲枴彼玫娜剂鲜且簯B氫和液態氧，燃燒時產生巨大的推動力將“嫦娥”送入了太空。新中國短短50多年就走完了工業化國家一二百年的路程。從一根鐵釘、一盞油燈、一盒火柴都需要進口，到衛星頻頻升空、“奔月”工程一步步實現，劃時代的跨越，超想象的巨變，人民怎能不為此自豪！“嫦娥二號”所用的燃料是液態氫和液態氧，燃燒時產生巨大的推動力將“嫦娥”送入了太空。
（1）寫出氫氣燃燒的反應方程式：_______________________________。
（2）液態氫作燃料除了燃燒時產生較大的推動力以外，另一個優點是_______________。
（3）對于目前全世界不斷出現的能源危機，以及環境污染的日益嚴峻，我們應采取怎樣的措施：（至少兩條）_____________________________；_____________________________。
【拔高】
1..實驗證明，在同溫同壓下，相同體積的任何氣體中含有相同的分子數。根據此結論，回答下列問題（以下氣體均在同溫同壓下）：
（1）將同體積的CO（煤氣的主要成分）和CH4（天然氣的主要成分）混合，所得混合氣體中，碳、氫、氧三種元素的原子個數比為 。
（2）分別寫出CO、 CH4燃燒的化學方程式： 、。
（3）燃氣灶具是由灶體、進氣管（進CO或CH4）、進風口（進空氣）、開關等部件組成，使用煤氣的用戶在改用天然氣時，進風口的主要區別是，你的理由。
課堂小結
本節課主要學習了燃料的合理利用與開發。多使用清潔能源，既可以保護化石燃料又可以緩解日趨嚴重的環境污染問題。
布置作業
課后習題6、7、8

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