資源簡介

(共27張PPT)
課題2
化石燃料的利用
說到燃料，大家不會陌生，柴草、木炭、煤、汽油、柴油、天然氣、管道煤氣、酒精等都是我們熟悉的燃料，它們燃燒后都能夠提供能量。其中，煤、石油和天然氣等是埋藏在地下的不可再生的化石燃料。它們是由遠古時代的生物體被埋入地下后，經過億
萬年的時間，在地球內部的熱量和壓力的作用下緩慢形成的。除了可燃性，這些化石燃料還有哪些性質？人類是如何利用這些性質的？
課堂導入
化石燃料的燃燒
01
化石燃料
煤、石油和天然氣的主要成分都是碳氫化合物。這類物質在空氣（氧氣）中燃燒時，碳原子、氫原子分別與氧原子結合，轉化為 CO2 和 H2O，同時會以光和熱的形式釋放出能量，因而是很好的能源?，F在，世界上多數國家利用的能量（如熱能、電能等）主要來自化石燃料的燃燒。例如在我國，很大一部分
電能是由煤燃燒產生的熱能轉化而來的。
石油的分餾及其產物
用來驅動汽車、飛機和輪船的燃料主要是從石油中分離出來的汽油、航空煤油和柴油等。利用石油中各組分沸點的不同，通過加熱使其汽化，然后再把蒸汽冷凝成液體，從而使不同沸點的組分分離出來。石油是由多種碳氫化合物組成的復雜混合物，其中各種成分的沸點范圍不同，例如汽油的沸點范圍約為 30℃至 205℃，煤油的沸點范圍約為 150℃至 300℃等。
天然氣
天然氣的主要成分是甲烷，是一種清潔能源。用壓縮天然氣（CNG）驅動汽車，能夠顯著改善汽車尾氣帶來的污染現象。我國有些農村地區把農作物的秸稈、雜草、人畜糞便等儲存在密閉的池子中發酵，可以產生沼氣。沼氣的主要成分也是甲烷。氣體本身無色、無味、無毒，但為了便于泄漏檢測，燃氣公司會在天然氣中添加硫醇、四氫噻吩等臭味劑，所以正常使用時能聞到特殊的臭味。
使用化石燃料造成的環境污染
煤、汽油、煤油、柴油和液化石油氣等燃料中，除了含有碳、氫元素外，還含有少量硫、氮等元素，它們在燃燒時會轉化為二氧化硫和氮的氧化物，釋放到大氣中，造成環境污染和酸雨。酸雨還會影響生態系統的平衡，導致土壤酸化、水體富營養化等問題，對農作物生長、水生生物生存等產生不利影響。例如，酸雨會使土壤中的養分流失，降低土壤肥力，影響農作物的產量和質量；同時，酸雨還會對森林生態系統造成破壞，使樹木生長緩慢、死亡。
燃料 每產生1000 kJ
熱量的相對花費 點燃
的難易 燃燒時
干凈與否 使用的
安全性 主要運輸方式
煤炭 1.0 難 臟 安全 汽車、火車或輪船的貨艙
天然氣 3.5 易 干凈 泄漏會
導致爆炸 專用管道
燃料酒精 5.0 易 非常干凈 易燃
可引發火災 瓶裝或桶裝后汽車運輸
木炭 2.0 較難 比較干凈 安全 袋裝后汽車運輸
部分常見燃料的特點
使用方式 選擇燃料 理由
燒烤食物 木炭 產生相同熱量，木炭相對花費較少 ，便于儲存和運輸，燃燒時比較干凈，安全，無異味，對環境污染小
家庭做飯 天然氣 天然氣價格合理，易點燃，干凈，管道運輸方便
冬季住宅供暖 選擇合適的燃料
根據上述表格內容燒烤食物、家庭做飯、冬季住宅供暖分別可選擇什么燃料？你的理由是什么？
燃料的選用
不同的燃料，成分不盡相同，性質存在差異。沒有任何一種燃料是最理想的。煤炭價廉、易于儲存和運輸，但難以點燃且燃燒時會產生大量的二氧化硫和煙塵；天然氣熱值高，燃燒時不會污染環境，但是不易儲存和運輸……在選擇燃料時要綜合考慮如下方面的因素。
（1）是否能穩定地燃燒 （2）價格是多少
（3）使用是否安全 （4）是否易儲存和運輸
（5）會剩下多少灰燼 （6）是否易于點燃
（7）是否生成污染性氣體 （8）能釋放多少熱量
（9）會產生多少煙 （10）是否容易獲取
化石燃料的綜合利用
02
我們的生活離不開化石燃料
隨著化學科學的發展，人們認識到化石燃料不僅是優質的能量來源，還是寶貴的化工資源。化學家和化學工程師們以石油為原料，開創了輝煌的石油化學工業。他們改變石油中的分子，使大分子斷裂為小分子，再將小分子按需要組合成大分子，從而把石油轉化成塑料、合成橡膠、合成纖維、藥物和染料等。所以，人們把石油稱為“工業的血液”。從眼鏡、足球，到染發劑、阿司匹林、人工心臟瓣膜……我們的生活已經離不開石油化工產品。
我國能源資源的現狀
我國的能源資源現狀是“富煤、貧油、少氣”，煤炭儲量占我國化石能源總儲量的 90% 以上。能源消費結構也以煤為主，煤炭消費占比遠超世界平均水平。煤炭燃燒帶來的資源浪費和環境污染非常嚴重，實現對煤的綜合利用已是當務之急。
2022年我國化石能源儲量 煤炭/億噸 石油/萬噸 天然氣/億立方米
2070.12 380629.30 65690.12
煤的綜合利用
當前，煤的綜合利用主要有煤的焦化、液化和氣化，其產物是化肥、農藥、合成材料及冶金等領域的重要原料。
利用方式 概念 產物 產物的用途
焦化 在隔絕空氣的情況下加強熱使煤分解 焦炭，煤焦油，焦爐氣 用于金屬冶煉、制造電極
作化工原料
液化 在高溫高壓下，在催化劑等作用下使煤發生裂解并加氫 汽油，煤油 柴油等 作液體燃料
氣化 使煤在氧氣不足的情況下不充分燃燒 CO，H2 CH4 等 作燃料氣和化工原料
解決能源危機
隨著人們對生態環境要求的不斷提高，能源體系也將發生結構性變化，清潔化、低碳化是未來燃料發展的重要方向?？茖W家們一方面大力研發化石燃料的高效清潔利用技術，另一方面積極探索其他可再生的替代能源，尤其是污染性小的綠色能源，如氫能、太陽能、風能、地熱能、潮汐能、生物質能和核能等，以保持人類社會與自然的和諧可持續發展。
全球能源演化與趨勢
人類社會的發展離不開優質能源的開發和先進能源技術的使用，能源轉型是人類文明發展和進步的驅動力。第一次能源轉型開啟了煤炭的利用，催生了人類文明進入“蒸汽時代”；第二次能源轉型開啟了石油和天然氣的大規模利用，保障了人類文明相繼進入“電氣時代”和“信息時代”；第三次能源轉型以新能源替代化石能源，將推動人類文明“智能時代”的來臨。
認識碳單質
03
認識碳單質
在自然界中，大量碳元素是以化合態的形式存在于化石燃料中，而以單質形式存在的有金剛石、石墨等。你還了解哪些碳單質？它們具有什么特性？
1. 金剛石和石墨都是由碳原子構成的，但其結構不同，導致性質差異巨大。金剛石是天然存在最硬的物質，而石墨則很軟、有滑膩感，還具有優良的導電性能。由于天然金剛石資源稀少，價格昂貴，人工制造金剛石成了人們的夢想。直至 20 世紀30 年代，在高溫高壓催化劑的條件下，人們實現了將石墨轉化為金剛石，開啟了人造金剛石的工業化生產之路。
討論：石墨轉化為金剛石是化學變化還是物理變化？
石墨轉化為金剛石是化學變化
認識碳單質
2. 長期以來，人們認為由碳元素組成的單質只有金剛石和石墨兩種。1985 年，在對石墨的激光氣化產物進行研究時，意外地觀測到了過去未曾發現的現象，這引起了科學家的好奇。他們經過反復研究，終于發現了由 60 個碳原子構成的碳的另一種單質——C60 分子，并確定了其足球狀結構。
C60 的發現開辟了一個全新的碳世界，科學家們相繼又發現了一些新的碳單質，如 C50、C70、C240、碳納米管等。C60 的獨特結構決定了它具有一些特殊的物理和化學性質，在超導、催化、材料、醫學等領域具有廣闊的應用前景。C60 的發現是 20 世紀的重大科學發現之一。
討論：C60 的發現過程給了你什么啟示？
科學的發展是永無止境的
認識碳單質
3. 木炭、焦炭、活性炭是日常生活和工農業生產中常用的含碳物質，它們的主要成分也是碳單質。木炭、活性炭具有疏松多孔的結構，吸附能力很強，常用于吸附有異味、有顏色的物質，或者有毒有害的氣體。
討論：為什么人們會在剛裝修過的房間里放置一些活性炭包？
為了吸附裝修產生的有毒有害氣體
認識碳單質
金剛石，石墨，C60都是由碳元素組成的單質，其中金剛石，石墨由碳原子構成，C60由C60分子構成。
碳單質 性質 用途
金剛石 質硬，是天然存在的最硬的物質 裁玻璃，切割大理石
無色透明，璀璨奪目 做裝飾品——鉆石
石墨 灰黑色，有滑膩感，質軟 做鉛筆芯，潤滑劑
優良的導電性能 作電極
C60 具有一些特殊的物理和化學性質 在超導，催化，材料，醫學等領域具有廣闊的應用前景
課堂小結
04
燃料燃燒對環境的印象
氣候變化
空氣污染
開發新能源
尋找可再生，污染小的替代能源，如太陽能，風能等
綜合利用
石油的分餾
天然氣
煤的綜合利用
碳單質
金剛石
石墨
C60
種類
煤，石油，天然氣等，主要成分都是碳氫化合物
課堂練習
05
1.根據圖示，分析下列說法，其中描述錯誤的是( )
A.四種物質都是由碳原子構成的
B.四種物質均可以在氧氣中燃燒
C.碳納米管具有尺寸小、導電性好等特點
D.金剛石和石墨性質存在差異的原因是原子排列方式不同
A
2.大同地區煤炭資源豐富，分布范圍廣泛，開采歷史悠久，國內外馳名，素有“煤都”之稱。以下是不同角度對“煤”的分析，其中錯誤的是( )
A.組成：煤中主要含有碳元素
B.構成：煤是由碳原子構成
C.變化：將煤隔絕空氣加強熱可以生成煤氣
D.用途：煤可以做燃料
C
Thanks
感謝您的聆聽

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