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7.2_燃料的合理利用与开发

发布时间:2013-10-30 13:35:27  

第七单元 课题2

少林学校

化学组

讨论:是不是只有通过燃烧才能获得 能量呢?

探究1:[实验7-3]
现象 手的感觉

固体少量溶解
发热
CaO+H2 O= Ca(OH)2

化学方程式

结论:生石灰与水反应 放出 热量。

探究2:
氢氧化钡晶体与氯化铵固体在烧 杯中研磨,观察烧杯下薄玻片上 的少量水有何变化? 烧杯下薄玻片上的少量水结 冰而与烧杯粘在一起 结论:氢氧化钡与氯化铵反应 吸热 热量。

(一)化学反应中的能量变化:
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。
化学反应过程中放出热量 ; 1、放热反应: 例: 燃烧反应和 金属与酸反应等 。 2、 吸热反应: 化学反应过程中吸收热量 。 加热高锰酸钾、CO还原氧化铜 反应。 例: 反应条件为“点燃”、金属与酸的反应等一般都放热。 反应条件为“加热”或“高温”的反应等一般都吸热。

练一练
(1)下列化学变化属于吸收热量的是( C ) A.镁与稀盐酸反应 B.物质的缓慢氧化 C.光合作用 D.木炭燃烧

(2)下列生产生活中获取能源方法,不属于化 学变化的是( A ) A.太阳能热水器 B.手机中的锂电池 C.用液化气烧水做饭 D.冬天,用木炭取暖

(二)关于化石燃料:
目前人们使用的化石燃料主要有煤、石油和天然气等。
化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化 而形成的。

化石燃料是不可再生的能源。 注


化石燃料

煤 石油 天然气

“工业的粮食” “工业的血液”

“西气东输”

1、煤:——工业的粮食

远古时期的植物

植物枯萎

植物等被埋于土中,经 长期复杂变化形成煤

煤是由古代植物遗体埋在地层下,并在地 壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的。
(1)煤是 混合物 (“混合”或“纯净”)物,主要 含 碳 元素,还含 氢、氮、硫、氧 等元素。

——煤的干馏
煤 气 煤
隔绝空气 加 强 热
用途
气体燃料

焦 炭

用途

煤的干馏属 于化学变化。

煤 焦 油

用途

其他气体。 (3)煤气主要成分: 氢气 、甲烷(CH4)、一氧化碳 、

煤 的 综 合 利 用

2、石油——工业的血液

石油是由古代动植物遗体在地壳中经过 非常 复杂的变化而形成的一种粘稠状液体。 (1)石油是 混合物 (“混合”或“纯净”)物,主 要含 碳 和 氢 元素。

石油气

——石油分馏 石油的分馏:利 用石油中各成分 的沸点不同,属 于物理变化。
溶剂油 汽油 航空煤油 煤油 柴油 润滑油 石蜡

沥青

以石油为 原料所制 成的部分 产品

城镇的许多家庭做饭使用 罐装“煤气”,是液化石油气, 这是石油化工产品。液化石油 气是经过加压后压缩到钢

瓶中 的,瓶内的压强是大气的7-8倍。

1.石油可直接用作燃料吗?石油产品中有哪 些是常用的燃料?

2.煤气泄漏会造成什么危害?石油罐装液化 石油气在安全上应注意什么?

(1)主要成分是 甲烷 ,化学式为 CH4 (碳元素的化合价为 — 4价)。

(2)探究:[实验7-4]
现象 (1) 蓝色火焰,烧
杯内壁有水雾

甲烷在空气中燃烧

化学方程式

CH4 + 2O2

点燃

2H2O +CO2

(2) 石灰水变浑浊 Ca(OH) +CO =CaCO +H O 2 2 3 2

拓展
1. 沼气池中的气体—— 沼气 煤矿坑道中的气体——瓦斯 主要含有 甲烷 。

2.实施西气东输工程中的“西气”是 天然气 。

3.甲烷:最简单的有机物
物理性质:无色无味的气体,难溶于水,密度比空 气小(CH4 相对分子质量为16) 。

化学性质:可燃性

CH4 + 2O2

点燃

2H2O +CO2

点燃前,要检验甲烷的纯度

甲烷是最重要的矿物燃料,我国是最早利 用天然气的国家。在明朝就有记载。

农村使用沼气:
制法:把秸秆、杂草、人畜粪便等废物放在密 闭的沼气池中发酵,就可以产生甲烷,用作燃料。 意义: ①解决农村生活用燃料问题。 ②提高农家肥质量。 ③改善农村卫生环境。 ④促进农村经济发展。

问题:化石燃料是不是取之不尽的? 化石燃料要经过数百万年才能形成, 是不可再的生能源,人类目前大量 开采,将使化石燃料最终被耗尽。 因此人类应该考虑如何合理利用化 石燃料。

讨论
请根据表7-3估算我国化石能源开采年限
表7-3我国200年化石能源基础储量和年产量

石 油

探 明 储 量 28.33亿吨

年 产 量 1.89亿吨
851.7亿立方米 30.5亿吨

开采年限
约15年 约38年 约107年

天然气 32124亿立方米 煤 3261亿吨

在不久的将来,我们将面临严重的能源危机,需 合理开采!

石油没了

汽车不动了

我又该如何面对?

一切可能乱了

合理利用和开发化石能源
1.讨论: (课本P141)
燃烧不充分不仅 浪费资源 还 产生CO,污染空气 。 为何出现黄色火焰?

2、燃料充分燃烧的条件 (1)燃烧有足够多的 空气或氧气 ; (2)燃料与空气有足够大的 接触面积 。

3.合理利用和开发化石能源
(1)合理开采 (2)提高燃料利用率

现代社会对能量的需求量越来越大, 化学反应提供的能量己不能满足人 类的需求。目前,人们正在利用和 开发其他新能源,如太阳能、核能、 风能、地热能和潮汐能等。这些能 源的利用,不但可以部分解决化石 能源面临耗尽的问题,还可以减少 对环境的污染。

2、开发和利用新能源。

核能

太阳能

风能

水能

地热能

潮汐能

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”。

1立方米这种可燃冰燃烧,相当于164立方米的 天然气燃烧所产生的热值。据粗略估算,在地 壳浅部,可燃冰储层中所含的有机碳总量,大 约是全球石油、天然气和煤等化石燃料含碳量 的两倍,海底可燃冰的储量够人类使用1000年。

据专家估计,全世界石油总储量在2700亿吨到 6500亿吨之间。按照目前的消耗速度,再有 50-60年,全世界的石油资源将消耗殆尽。 可燃冰的发现,让陷入能源危机的人类看到 新希望。

然而要从海底将这些东西发掘出来,却并非 易事。科学家们认为,这种矿藏哪怕受到最小的 破坏,甚至是自然的破坏,就足以导致甲烷气的 大量散失,从而使大气中的温室气体含量急剧增 加,它所产生的后果将是不堪设想的。世纪之交, 在一座新能源的宝库面前,人们不得不审慎从事 ——谁能肯定它不是潘朵拉的盒子?万一打开了 就关不上了呢?

三、使用燃料对环境的影响
燃料的使用,促进经济发展,生活带来便利的同时,也 带来了一些问题,如对环境造成不良影响,造成资源枯竭等 燃料燃烧造成空气污染的主要原因: ●燃料中的一些杂质如硫等燃烧时,产生如二氧化硫等空气污物; ●燃料燃烧不充分,产生一氧化碳等; ●未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等排放到空气中形成浮尘。 煤燃烧生成的二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)会形成酸雨。 其危害主要有: ●影响人体健康; ●影响植物(农作物)的生长; ●影响水中生物的生存; ●破坏文物或建筑等。

我国已大力推广使用脱硫煤,很多地方 已用天然气来替代煤。

三、使用燃料对环境的影响
汽车尾气对空气的污染:
燃烧汽油或柴油时产生一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、 氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。
为减少汽车尾气对空气的 污染,目前在燃料使用和汽车 制造技术方面已采取了一些措 施;

减少汽车尾气污染的一些措施

改进发动机的燃烧方式,使汽 油能充分燃烧; 使用催化净化装置,使有害气 有些城市的部分汽车 体转化为无害物质; 改用压缩天然气(CNG) 使用无铅汽油,禁止含铅物质 或液化石油气(LPG)作 排放。 燃料,以减少对空气的污 加大检测尾气力度,禁止未达 染。 环保标准的汽车上路

三、使用燃料对环境的影响
适当节省石油资源
在汽油中加入 适量乙醇作为汽 车燃料。

车用乙醇汽油

一定程度上减少汽车尾 气的污染 乙醇(C2H5OH)俗称酒精

制法:高粱、玉米、薯类 等发酵、蒸馏得到。 属可再生能源 燃烧时放出大量热: C2H5OH+3O2
点燃

变性燃料乙醇与汽油 以一定的比例混合 变性燃 料乙醇

添加适量的变性剂 (防止饮用)

2CO2+3H2O

将乙醇溶液中含 有的水进一步除去

用途:可用作酒精灯、内 燃机等的燃料。

四、能源的利用与开发
氢气作为能源,越来越受到人们的关注。 1、氢气燃烧发热量高 氢能源

(优点)

的特点:

2、氢气燃烧后产物是水,不污染空气 3、以水为原料制取氢气,资源丰富

实验室里常用锌与稀硫酸反应来制取氢气:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
收集氢气常用排水法和向下排空气法 由于制取氢气成本高和安全贮存运输困难,氢气作 为燃料和化学电源暂时还未能广泛应用。

氢气终将会成为主要的能源之一

练一练

1.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 ( C ) A.CH4 B.CO和H2的混合气体 C.H2 D.酒精(C2H5OH)蒸气

2.

实验室用固体无水醋酸钠和固体碱 石灰,混合加热制甲烷。则下列装置中 ,可用于制甲烷的是( D )

A

B

C

D

3、三瓶无色的气体分别是 氢气 、一氧化碳 、甲烷 如何鉴别?

分别点燃,检验燃 烧产物.

【课堂练习】

1.在工作生活中,为了防止事故,常采用一些安全措施, 下列措施比较安全的是( A ) A.到溶洞探险,打火把照明 B.掏空沼气池前用灯火试验 C.用点燃木条检查液化石油气是否泄漏 D.到小煤窖里挖煤用火把照明 2.下列观点你认为不正确的是( D ) A.氢气让人喜欢让人忧 B.煤气能提高人们的生活质量,同时也潜伏着无形杀手 C.煤为人类提供能源和化工原料的同时,也埋下了祸根 D.煤、石油、天然气等资源虽然取之不尽,但也应节约 使用

【课堂练习】
3.下列有关燃料的说法不符合这际的是( C ) A.由于氢气的生产成本太高,贮存和运输不方便, 所以目前还不能应用 B.“西气东输”工程是将新疆的天然气通过专用管 道输送到上海等地 C.石油是由一些沸点不同的化合物组成的混合物, 不需加工就可以直接燃烧。 D.煤由于成本低廉和燃烧方便,是目前较为广泛 使用的燃料

【课堂练习】
5.下列实验室或家庭中获取的能量是由化学反应得到
的是( C )

①微波炉 ②燃气热水器 ③电炉 ④酒精灯 ⑤太阳灶
A.①②③ B.①④⑤ C.②④ D.②⑤

6、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,以前我们把煤粉加工成 略大于乒乓的球体,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 是

增加煤与空气的接触面,使煤充分燃烧



课堂小测
1、化石燃料是 有限 (填“有限”或“无限”)的, 属于 不可再生能源 (“可再生能源”或“不可再生能

源”)。当今三大化石燃料是

煤、

石油、天然气 。

2. “西气东输”的“气”指的是 天然气 ,天然气的 主要成分是 甲烷 ,也通常称为 沼气 ,它是一种 无 颜 色的气体,密度比空气的密度 小 , 难 溶于水, 很容易 燃烧,燃烧的化学方程式



CH4 + 2O2

点燃

2H2O+CO2。

3、煤直接燃烧化石燃料既浪费,又污染环境,所以 常进行加工以综合利用,如将煤隔绝空气加热可得 到 煤气 、 焦炭 、
煤焦油 等。

课堂小测
4、石油主要含有 碳
成份 沸点


元素将石油加热利用其各

不同,可将它们加以分离,得到不同的产品

如: 汽油 、 柴油 、煤油 、 石蜡 等。 5、燃料充分燃烧的条件:(1)燃烧有足够多 空气 ; (2)燃料与空气有足够大的 接触面 。

6、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。有 放热 反 应和 吸热 反应。


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