第七單元 課題二 燃料的合理利用與開發(fā) 第一課時 燃料和熱量 基本知識架構(gòu) 燃 料 的 合 理 利 用 與 開 發(fā) 一、化學(xué)反應(yīng)中 的能量變化 二、化石燃 料的利用 1、煤和石油 2、天然氣 3、 合理 利用與 開發(fā)化石能源 四、能源的利用和 開發(fā) 三、使用燃料 對環(huán)境的影響 1、放熱與吸熱 反應(yīng) 2、化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生能量的 利用 主要 元素 形成 過程 綜合 利用 主要成分 主要元素 沼氣 開發(fā) 不充分燃燒的 危害 充分燃燒的條件 可燃冰 化石燃料燃燒造成的空氣 污染 酸雨的產(chǎn)生原因與危害 汽車尾氣的主要成分與減少措施 車用乙醇汽油 氫氣制取、作為能源的優(yōu)缺點 新能源的種類 一、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 探究 【 實驗 】 氧化鈣與水反應(yīng) 現(xiàn) 象 手的感覺 分 析 化學(xué)方程式 塊狀氧化鈣變?yōu)榉勰?， 產(chǎn)生水蒸汽 試管外壁發(fā)熱 氧化鈣與水反應(yīng)中放熱 CaO+H2O=Ca(OH)2 這個實驗說明了什么問題呢 ? 化學(xué)反應(yīng)中都伴隨 有能量的變化 ，而能量 的變化通常表現(xiàn)為 熱量的變化 ：有些化學(xué)反應(yīng) 中有 熱量放出 ，有的則從外界 吸收熱量 。 大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)，所有的燃燒 C + CO2 = 2CO 高溫 思考： 放熱反應(yīng)： 吸熱反應(yīng)： 化 學(xué) 反 應(yīng) 的 能 量 變 化 （反應(yīng)需要高溫或加熱的化學(xué)反應(yīng)） 利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量煉鋼 根據(jù)生活知識，試舉出一些利用化 學(xué)反應(yīng)放出熱量的實例。 利用炸藥定向爆破拆除樓房 二、化石燃料的利用 植物或植物枯萎后 植物等被埋于土 中，經(jīng)長期復(fù)雜 變化形成煤。 1、煤的形成： 生活中經(jīng)常使用的燃料有 煤、石油和天然氣 ，因是由 古 生物遺骸 經(jīng)至少幾百萬年的復(fù)雜變化而形成，我們常稱它 們?yōu)?化石燃料 。它們是 不可再生能源 2、 石油和天然氣的形成： 1、你家中做飯洗浴等使用什么燃料？ 2、汽車、輪船、飛機(jī)、拖拉機(jī)等使用什么燃料？ 3、煉鋼廠、熱電廠等使用什么燃料？ 柴、禾草、煤、液化石油氣、煤氣、天然氣、電等 汽油、柴油、煤油等 焦碳、煤等 思考 有人曾稱煤是 “ 工業(yè)的糧食 ” ，石油是 “ 工業(yè)的血液 ” 。其實不僅工業(yè)，其他如農(nóng)業(yè)、 國防、交通運輸、建筑、醫(yī)療衛(wèi)生和人們的日常 生活等都離不開煤、石油和天然氣。 P140頁圖 7- 30 1、煤是純凈物還是混合物？ 主要組成元素是什么？還含有哪些少量元素？ 閱讀課本 138頁，思考下列問題： 2、煤完全燃燒的產(chǎn)物有哪些？ 3、煤氣的主要成分有哪些？ 混合物 碳元素 氫、氮、硫、氧元素 CO2 H2O NO2 SO2 氫氣（ H20） 甲烷（ CH4） 一氧化碳（ CO） 煤 是混合物， 主要含碳元素 ，還含有氫元 素和少量氮、硫、氧元素；燃燒產(chǎn)物為 CO2、 NO2、 SO2等。 石油 也是混合物， 主要含碳、氫元素 (少 量氮、硫元素 )；分餾產(chǎn)物燃燒產(chǎn)物為 CO2、 NO2、 SO2等。 天然氣 的主要組成元素是碳、氫元素；燃燒 產(chǎn)物為 CO2和 H2O 。 3、 化石燃料的 組成元素和燃燒產(chǎn)物 把煤作燃料直接燒掉是否可??？ 煤怎樣得到的充分利用？ 煤 隔絕空氣 加熱 固體：焦炭 液體：煤焦油（含多種有機(jī)化合物） 煤氣：主要成分 H2、 CH4、 CO等 這是物理 還是化學(xué) 變化呢？ 把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使它分解的過程，叫做 煤的 干餾 化學(xué)變化 煤的用途 工業(yè)的糧食 石 油 的 煉 制 ： 分 餾 根據(jù)石油中各組成成分的沸點不同 進(jìn)行加熱分離的操作叫 分餾 。 這是物理 還是化學(xué) 變化呢？ 石油的分餾屬物理變化 石油的用途 工業(yè)的血液 化學(xué)與科技 （ 1）成分： 天然氣的主要成分是甲烷（ CH4)（俗稱沼氣）。 4、天然氣 （ 2） a.甲烷的物理性質(zhì)（通常狀況下） 無色、無味的氣體 密度比空氣小 極難溶于水 實驗現(xiàn)象： 產(chǎn)生明亮的 藍(lán)色火焰 ; 燒杯內(nèi)壁有水霧； 放出熱量； 杯壁上澄清石灰水變混濁。 b. 甲烷的化學(xué)性質(zhì) 可 燃性（ 點燃 前先驗純） CH4 +2 O2 = CO2 + 2H2O 點燃 CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O 實驗 7-4現(xiàn)象 結(jié)論和化學(xué)方程式 甲烷燃燒，產(chǎn)生明亮的 藍(lán)色火焰。 燒杯內(nèi)壁有水霧出現(xiàn)。 有水生成，甲烷中含有氫元素。 澄清石灰水變渾濁。 有二氧化碳生成，甲烷中含有 碳元素。 討論： 1. 點燃前為什么要先檢驗甲烷的純度？ 2. 煤礦的礦井里常有甲烷逸出，由此你想到了什么？應(yīng)貼怎樣的 安全標(biāo)志？ 防止混有空氣而引起爆炸 注意通風(fēng)，嚴(yán)禁煙火和杜絕一切可能產(chǎn)生火花的因素 CO2 Ca(OH)2 CaCO3 H2O 點燃 可燃性 CH 4 +2 O2 = CO2 + 2H2O 請設(shè)計一個實驗驗證甲烷燃燒的產(chǎn)物。 、點燃后，用一個干冷的小燒杯 罩在火焰上方，如果燒杯壁有小 水珠產(chǎn)生，則證明有水生成； 、迅速倒轉(zhuǎn)燒杯，到進(jìn)澄清石 灰水，震蕩，如果石灰水變渾濁， 則證明有二氧化碳生成。 練習(xí) （ 4） 實驗室用固體無水醋酸鈉和固體 堿石灰，混合加熱制甲烷。則下列裝置 中，可用于制甲烷的是（ ） B A C D D 沼 氣 的 制 取 和 利 用 有人曾稱煤是 “ 工業(yè)的糧食 ” ，石油是 “ 工業(yè) 的血液 ” 。其實不僅工業(yè)，其他如農(nóng)業(yè)、國防、交通 運輸、建筑、醫(yī)療衛(wèi)生和人們的日常生活等都離不開煤、 石油和天然氣。 25 2004年我國化石燃料儲量及年產(chǎn)量 探明儲量 年產(chǎn)量 開采年限 石 油 23億噸 1.74億噸 天然氣 22300億立方米 408億立方米 煤 1145億噸 9.9億噸 13年 55年 116年 化石燃料是不可再生能源 ！ 需要幾百萬年才能形成 。 現(xiàn)有儲量非常有限 思考：怎樣利用能源才可以延長它的使用期限？ 燃料燃燒不充分時，不僅使燃料燃燒產(chǎn)生的熱量 減少，浪費資源，而且還會產(chǎn)生大量的 CO等物質(zhì)， 污染大氣。 （ 1）如何做到使燃料充分燃燒呢？ （ 2）充分燃燒的優(yōu)點有哪些？ （ 3）不充分燃燒的缺點有哪些？ （二）提高燃料的利用率：使之燃燒充分 燃燒時要有足夠多的空氣（或氧氣）； 燃料要與空氣要有足夠大的接觸面積。 燃料充分燃燒，能節(jié)約能源、減少環(huán)境污染 5、合理利用與開發(fā)化石能源 具體措施： （一）節(jié)約現(xiàn)有能源 27 可燃冰 -甲烷水合物 （三）開發(fā)新能源 1、煉鋼爐煉鋼時為什么要不停地鼓入空氣？ 2、在篝火燃燒時，木柴為什么不平放在地 上，卻要架空？ 3、這兩種做法對燃料而言有什么好處？對 環(huán)境來說又什么幫助？ 提供充足的空氣 使木柴與空氣有足夠的接觸面，充分燃燒 使燃料充分燃燒，減少環(huán)境污染 三瓶 無色 的氣體分別是氫氣 、 一氧化碳 、甲烷，如何鑒別呢 ? 方法： 分別點燃 ,檢驗燃燒產(chǎn)物 . 1.含 C或 C、 O的物質(zhì)充分燃燒都生成二氧 化碳 例如 : C 、 CO 、 C3O2或者是 C 與 CO 組 成的混合物 說明 : 2.含 C、 H或 C、 H 、 O的物質(zhì)燃燒都生成二 氧化碳和水 例如 : CH4 、 C2H5OH或者是 H2 、 CO 、 CH4組成的混合物 （ 1）下列關(guān)于石油的敘述中不正確的是（ ） A、石油是一種化工產(chǎn)品 B、石油是一種混合物 C、可利用石油產(chǎn)品發(fā)電 D、將石油分餾可得多種產(chǎn)品 A （ 3）下列氣體與空氣混合后遇明火，可能發(fā)生爆炸的是（ ） A、氧氣 B、氫氣 C、甲烷 D、二氧化碳 （ 2）下列過程屬于物理變化的是（ ） A、煤在隔絕空氣的條件下加強(qiáng)熱 B、煤的形成 C、石油的形成 D、從石油里分餾出汽油等 D 練一練： 三、使用燃料對環(huán)境的影響 使用和開發(fā)新的燃料及能源 氫能 太陽能 風(fēng)能 核能、地?zé)崮?、潮汐能 煤的燃燒 汽車用燃料的燃燒 生物質(zhì)能 煤燃燒時會排放出二氧化硫（ SO2）、二氧化 氮（ NO2）等污染物。這些氣體溶于雨水， 會形成酸雨。 直 接 燃 煤 及 其 缺 陷 （一）、燃料燃燒對空氣的影響 1、煤的燃燒 思考 1：煤中含哪些 元素？ 碳元素 硫元素 氮元素 CO 有毒氣體 CO2 溫室效應(yīng) SO2 NO2 酸雨 思考 2：這些 元素燃燒后生 成哪些物質(zhì)？ 演示實驗：酸雨危害的模擬 實驗 1 實驗 1： SO2的溶解性實驗 向盛滿 SO2的飲料瓶中加入適量水； 向溶液中滴加少量紫色石蕊試液。 實驗 步驟 現(xiàn)象 分析 飲料瓶變扁 溶液變成紅色 SO2溶解于水 SO2與水反應(yīng)生成一種酸性物質(zhì) 加入的物質(zhì) 現(xiàn)象 水 SO2加水 植物葉子 鎂條或鋅粒 大理石或石 灰石 葉子枯黃 無變化 表面有氣泡 ,鎂條 逐漸 溶解 表面有氣泡 大理石逐漸 溶解 活動與探究： 變化 緩慢 農(nóng)業(yè) 森林 橋梁 文物 人體健康 討論 ：酸雨可能對環(huán)境造成什么 樣的破壞，應(yīng)采取怎樣的防止和 保護(hù)措施？ 酸雨的危害： 影響作物生長、腐蝕金屬材料、 破壞大理石建筑、影響人體健康、 污染水源等 2、汽車用燃料的燃燒： 、尾氣： 、改進(jìn)措施： 汽車尾氣 污染物： 一氧化碳、未燃燒的碳?xì)浠衔铩?氮的氧化物、含鉛化合物和煙塵 減少汽車尾氣對空氣污染的措施有： (1)改進(jìn)發(fā)動機(jī)的燃燒方式，以使汽油能充 分燃燒。 (2)使用催化凈化裝置，使有害氣體轉(zhuǎn)化為 無害物質(zhì)。 (3)使用無鉛汽油，禁止含鉛物質(zhì)排放。 (4)使用壓縮天然氣 CNG或液化石油氣 LPG作燃料。 (5)加大檢測尾氣力度，禁止未達(dá)環(huán)保標(biāo) 準(zhǔn)的汽車上路 歸納總結(jié)：煤和石油等化石燃料燃燒造成對 空氣的污染，主要有以下幾方面原因？ 3、未燃燒的碳?xì)浠衔锛疤苛?、塵粒等排 放到空氣中形成浮塵。 1、燃料中一些雜質(zhì)（ S、 N等）燃燒時，產(chǎn) 生空氣污染物（ SO2、 NOX）； 2、燃料燃燒不充分，產(chǎn)生 CO; 思考：減少燃料燃燒對空氣的污染 可采取哪些措施？ 1、減少煤中的含硫量 (使用脫硫煤）。 2、工廠廢氣凈化后再排放。 3、 汽車尾氣凈化處理 。 4、開發(fā)新的清潔燃料及能源 5、加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測。 四、能源的利用和開發(fā) 1、乙醇 酒精 俗稱 高粱、玉米 和 薯類 等經(jīng)過 發(fā)酵 、蒸餾可得乙醇 C2H5OH C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O 點燃 用作酒精燈、火鍋、內(nèi)燃機(jī)等的 燃料 制備 ： 用途 ： 優(yōu)點： “綠色”能 源 可再生、環(huán)保 車用乙醇 密度比水小 ,能與水 互溶 .易 揮發(fā) 、 可燃 ,燃燒 時放出大量的熱 . 2、氫氣 氫氣 化學(xué)式 燃燒反應(yīng)的 化學(xué)方程式 特點 來源 H2（最清潔的原料） 2 H2 + O2 = 2 H2O 點燃 氫氣可由水分解制得，目前 制取成本 高，貯存困難， 作為燃料暫不能廣泛 使用，但終將成為主要能源之一 氫氣本身無毒、極易燃燒、放熱量大、 燃燒產(chǎn)物是水 無污染 (1)氫氣的物理性質(zhì) (2)化學(xué)性質(zhì) 可燃性 點 燃?xì)錃馇?，一定要檢驗純度 2H2 + O2 2H2O 點燃 無 色無味的氣體 ,密度比空氣小 ,難溶于水 . (3)氫氣的 實驗室制法 藥品 : 鋅 和 稀硫酸 (或稀鹽酸 ) 原理 : Zn + H2SO4= ZnSO4 + H2 Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 發(fā)生裝置 (和制二氧化碳相同 ) 收集裝置 風(fēng) 能 氫能源 潮汐能 生物能 太 陽 能 地 熱 能 核能 2、開發(fā)新能源，實現(xiàn)人類 可持續(xù)發(fā)展思想 新能源的種類 :太陽能、核能、 風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能等?開發(fā)新能源的作用：解決化石 能源枯竭，減少環(huán)境污染。 看圖：課本 P145頁圖 7-41利用不同形式的能量發(fā)電示意圖 利用不同形式的能量發(fā)電示意圖 1、一些燃料的燃燒對環(huán)境有不良影 響 ,應(yīng)選擇使用不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境 環(huán)境污染小的燃料 . 2、在化石燃料中 ,天然氣是比較清潔 的燃料 . 3、使用和開發(fā)化石燃料以外的清潔 燃料 ,綜合利用資源和開發(fā)新能源具 有重要意義 . 一、選擇題 1.農(nóng)作物收割后留下大量秸桿，下列有關(guān)秸桿 的處理方法錯誤的是（ ） A .做飼料 B.造紙 C.制沼氣 D.就地焚燒 2.從人類生存的環(huán)境考慮，未來用于汽車的理 想燃料是（ ） A.氫氣 B.天然氣 C.煤 D.石油 3 .提供能量巨大、持續(xù)時間長、分布地域廣闊、 獲取利用方便、使用安全高效，且對環(huán)境不產(chǎn)生 負(fù)面影響的新能源是（ ） A.核能 B.太陽能 C.氫能 D.地?zé)崮?隨堂練習(xí) D A B 4 . 要節(jié)約現(xiàn)有能源，還要研究開發(fā)新能源。 新能源是指 （ ） 氫能 太陽能 風(fēng)能 水能 地?zé)?能 潮汐能 電能 A. B. C. D. 5. “西氣東輸”是開發(fā)大西北的一項重大工 程，輸送的是當(dāng)今世界上最重要的一種氣體 化石燃料，該氣體的主要成分是（ ） A.CO B.H2 C.O2 D.CH4 D D 6.下列敘述不正確的是 （ ） A.煤和石油大量的直接燃燒會造成空氣嚴(yán)重 污染 B.化石燃料蘊藏量是有限的 C.我國的煤和石油資源很豐富，不需要大力 開發(fā) 新能源 D.我國的煤和石油資源有限，必須合理開發(fā)， 綜合利用 7.下列各組物質(zhì)分別在空氣中充分燃燒，產(chǎn)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.下列關(guān)于酸雨的說法中，錯誤的是（ ） A.酸雨會改變物質(zhì)的密度 B.酸雨會使河流、湖泊酸化，影響漁業(yè)生長 C.酸雨會腐蝕建筑物，損害農(nóng)作物和林木等 D.酸雨會隨風(fēng)遠(yuǎn)距離飄落，導(dǎo)致大范圍的公害 9. 我國正在推廣使用乙醇汽油。所謂乙醇汽油就 是在汽油中加入適量乙醇（一般為 10 1）混合而 成的一種燃料。下列有關(guān)的敘述錯誤的是（ ） A.乙醇汽油是一種新型的化合物 B.汽車使用乙醇汽油可以減少有害氣體的排放 C.由石油可以制得汽油 D.由玉米、高梁發(fā)酵可以制得乙醇 A A （ 4）點燃某無色氣體，在火焰上方罩一個干而冷 的燒杯，燒杯內(nèi)壁有水珠生成。把燒杯迅速倒轉(zhuǎn)注 入適量的澄清石灰水振蕩，澄清石灰水變渾濁。該 氣體不可能是 （ C ） A CH4 B CO和 H2的混合氣體 C H2 D酒精（ C2H5OH）蒸氣 我們學(xué)過的氣體有 H2 N2 CO2 CO CH4 其中 1.能燃燒的 , 2.點燃前必須驗純的 , 3.支持燃燒的 , 4.能滅火的 , 5.有毒的 , 6.不宜用排水法收集的 , 7.密度比空氣大的 , 8.具有還原性的 , 9.通入石蕊試液能使石蕊試液變紅 的 . H2 CO CH4 H2 CO CH4 O2 CO2 CO CO 2 CO 2 CO H2 CO2