7.2燃料的合理利用与开发 讲义
核心素养 学习目标
1.通过实验探究，形成化学变化伴随能量变化的化学观念；通过计算分析化石燃料的开采年限，形成节约资源的科学态度，树立人与自然和谐共生的科学自然观和绿色发展观，具有为建设社会主义现代化强国、实现中华民族伟大复兴而学习化学的志向和责任担当。 2.通过实验探究和学习，认识合理利用和开发清洁燃料和新能源的重要意义，初步形成节能低碳、节约资源、保护环境的态度和健康的生活方式，树立人与自然和谐共生的科学自然观和绿色发展观。 1.知道化学反应中时常伴随着能量变化，认识燃料充分燃烧的重要性。 2.知道化石燃料是人类重要的自然资源，对人类生活起着重要作用。 3.知道化石燃料的不可再生性和合理开采和节约化石燃料的重要性。 4.初步了解石油炼制出的几种重要产品及其用途。 5.了解化石燃料对环境的影响。认识合理利用和开发能源、节约使用化石燃料的重要性。
1.化石燃料
（1）种类：化石燃料主要有___________、___________、___________。
（2）形成：古代生物遗骸经过漫长年代和复杂变化形成；是___________能源。
【答案】（1）煤 石油 天然气
（2）不可再生
2.氢气
（1）性质：密度小、难溶于水、
具有可燃性：化学方程式___________
还原性：化学方程式___________
（2）实验室制法：化学方程式___________
发生装置___________型
收集装置 ___________法___________法
（3）优缺点
优点——___________、___________、___________、___________ ；
缺点——制取成本高、储存运输困难。
【答案】（1）
（2） 固液常温 排水 向下排空气
（3）来源广泛，可由水制得 热值高 无污染 无二氧化碳排放
3.乙醇：俗称___________，化学式为___________ ，可以利用高粱、玉米等发酵、蒸馏制得，是___________能源。酒精能燃烧，完全燃烧的化学方程式为___________ 。车用乙醇汽油是___________物，可以节约石油资源、减少污染、促进农业增产。
【答案】酒精 C2H6O或C2H5OH 可再生 混合
4.新能源：___________、___________、___________、___________潮汐能等。
【答案】氢能源 太阳能 地热能 核能
5.电池是一种将______能直接转化成______的装置，在电池放电时，电池中的物质发生______变化，将______能转化成______。
【答案】化学 电能 化学 化学 电能
6.根据氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷四种气体的性质，在以下的用途中各选填一种对应气体的化学式：
①既有可燃性，又具有还原性的气体化合物是___________；
②可供家庭用的气体化石燃料的主要成分是_____________；
③加压降温后的固体，可用作人工降雨的是_____________；
④燃烧产物无污染、未来可作绿色燃料的是_____________。
【答案】CO CH4 CO2 H2
7.煤燃烧排放到空气中的有害气体主要是二氧化硫（SO2），它遇雨水后能够形成酸雨，酸雨会对环境造成破坏。请你举出酸雨对环境造成破坏的两个实例：①______________；②___________________提出防止酸雨发生的两条措施①_____________________；②______________________。
【答案】腐蚀金属，建筑物，植物 水体酸化 使用脱硫煤 使用清洁能源等
知识点1 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。即有吸热或放热现象。
（1）常见的放热反应：如燃烧反应、酸与金属的反应、中和反应、氧化钙和水的反应。
（2）常见的吸热反应：碳和二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳是吸热的、高温分解碳酸钙也是吸热反应。
2.人类对化学反应中能量的利用
人类需要的大部分能量是由化学反应产生的。
（1）生活燃料的使用，如做饭、取暖等；
（2）利用燃烧等化学反应产生的能量发电、燃烧陶瓷、冶炼金属和发射火箭等；
（3）利用爆炸可以开矿采煤、开山炸石、拆除建筑物等。
3.燃料充分燃烧的条件：
一是燃烧时要有足够的空气或氧气；
二是燃料与空气（或氧气）要有足够大的接触面积。
典型例题1：在下列各化学反应中，不属于放热反应的是（ ）
A.天然气燃烧 B.生石灰与水反应
C.镁带与盐酸反应 D.碳和二氧化碳反应
【答案】D
【解析】常见的放热反应有：所有的物质燃烧、所有金属与酸、所有中和反应；绝大多数化合反应、置换反应；少数分解、复分解反应。
常见的吸热反应有：个别的化合反应（如C和CO2），绝大数分解反应、少数置换以及某些复分解（如铵盐和强碱）。
A.天然气燃烧，放出大量的热，属于放热反应；
B.生石灰与水反应，放出大量的热，属于放热反应；
C.镁带与盐酸反应生成氯化镁和氢气，放出大量的热，属于放热反应；
D.碳和二氧化碳反应，需要在高温下反应。
【方法与技巧】
（1）要注意正确区分一些化学变化是吸热反应还是放热反应。物质的燃烧一般都是放热反应，如甲烷燃烧放热。
（2）不能片面地认为只要有热量变化，就一定属于化学变化的吸热或放热现象，如金属导线通电放热属于物理变化。
知识点2 化石燃料的利用
1.化石燃料
目前，人们使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、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，是不可再生能源。
2.煤和石油
（1）煤
煤是复杂的混合物，主要含有碳元素，此外，还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素。煤作燃料主要利用碳元素与氧反应放出的热量。
煤的干馏：隔绝空气加强热。煤干馏的产物主要是焦炭、煤焦油、煤气等。
（2）石油
是混合物，主要含义碳元素和氢元素。
石油的分馏：利用石油中各成分沸点的不同，可将它们分离，得到不同的产品。可以得到汽油、柴油、煤油、润滑油、石蜡、沥青等。还能得到生活中使用的液化石油气。
3.天然气
天然气主要是碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是甲烷（CH4）。甲烷也是沼气、坑气的主要成分。
（1）甲烷的物理性质
常温下，甲烷是无色、无味、难溶于水的气体。
（2）甲烷的化学性质
甲烷是可燃性气体，燃烧时产生淡蓝色火焰，放出热量。甲烷燃烧反应如下：
①完全燃烧：CH4+2O2CO2+2H2O。
②不完全燃烧：2CH4+3O22CO+4H2O。
典型例题2：石油主要是由碳、氢元素组成的（ ）
A.多种有机物的混合物
B.多种无机物的混合物
C.有机化合物
D.多种无机物和有机物的混合物
【答案】A。
【解析】石油中主要含有碳元素和氢元素，还含有少量的氮元素、硫元素、氧元素及微量金属元素（镍、钒、铁、锑等）等。属于多种有机物的混合物。
【方法与技巧】
1.为了使煤得到充分利用，将煤隔绝空气加热，可以使煤分解成很多有用的物质，如焦炭、煤焦油、煤气等，此过程是化学变化。石油的炼制是根据石油各成分的沸点不同，通过分馏使之分离，此过程是物理变化。
2.瓦斯气体是甲烷与空气的混合气体，点燃（或遇明火）时可能发生爆炸，这种爆炸就是瓦斯爆炸，所以使用天然气之前，一定要检验气体的纯度。
知识点3 酒精与氢气
（一）乙醇（C2H5OH）：俗名酒精，是一种有机物，属于可再生能源。
1. 物理性质：
无色、透明、有特殊气味的液体，能与水以任意比例互溶，在空气中能燃烧，放出大量的热。
2. 化学性质：
可燃性： C2H5OH +3O2 2CO2+3H2O
火焰为蓝色，放出热量，生成水和使石灰水变浑浊的气体
3. 制取
A. 高梁、玉米、薯类等粮食经过发酵、蒸馏制得。
B. 工业上采用乙烯水化法制取。
（二）氢气的性质和用途
1.物理性质
氢气（H2）是无色无味的气体，难溶于水，密度比空气小，是最轻的气体。
2.化学性质
①可燃性：
2H2 + O2 H2O
H2 + Cl2 2HCl
②还原性：
H2 + CuOCu + H2O
3H2 + WO3W + 3H2O
3H2 + Fe2O32Fe + 3H2O
3.用途
①填充气、飞舰（密度比空气小）
②合成氨、制盐酸
③气焊、气割（可燃性）
④提炼金属（还原性）
（三）氢气的实验室制法
药品 锌粒（Zn）和稀硫酸（H2SO4）
反应原理 Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑
收集方法 ①排水法（难溶于水） ②瓶口向下排空气法（密度比空气小）
制取装置
操作步骤 ①检查气密性 ②装入锌粒 ③倒入稀硫酸 ④固定装置 ⑤收集
检验 点燃木条，伸入瓶内，木条上的火焰熄灭，瓶口火焰呈淡蓝色，则该气体是氢气。
验满（验纯） ①用拇指堵住集满氢气的试管口； ②靠近火焰，移开拇指点火，若“噗”的一声，氢气已纯；若有尖锐的爆鸣声，则氢气不纯。
注意事项 ①检查装置的气密性 ②长颈漏斗的管口要插入液面下； ③点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度（空气中，氢气的体积达到总体积的4%~74.2%点燃会爆炸。）
实验法验证混合气体有H2 （先验证混合气体中是否有水份，有则先除掉）将混合气体通入灼热的CuO，再将经过灼热的CuO的混合气体通入盛有无水CuSO4的干燥管中。现象：黑色CuO变成红色，且无水CuSO4变蓝色。
典型例题3：实验用如图所示的方法制取氢气并测量生成氢气的体积。下列有关说法正确的是（ ）
A.仪器a的名称为长颈漏斗
B.烧瓶中的物质一定是锌与稀硫酸
C.该收集方法为向下排空气法
D.该装置还可用于制取氧气
【答案】D
【解析】A.仪器a的名称是分液漏斗，故选项说法错误；B.烧瓶中的物质不一定是锌与稀硫酸，也可能是稀盐酸，故选项说法错误；C.该收集方法为排水法，故选项说法错误；D.图中发生装置为固液常温型，收集方法为排水法，用过氧化氢溶液制取氧气属于固液常温型，氧气进而用排水法收集，该装置还可用于制取氧气，故选项说法正确。故选D。
典型例题4：从环境保护角度看，人类最理想的能源是（ ）
A.煤 B.石油 C.天然气 D.氢气
【答案】D
【解答】解：A.煤燃烧会产生一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等空气污染物，不是最理想的能源，故选项错误； B.石油燃烧会产生一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等空气污染物，不是最理想的能源，故选项错误； C.天然气是一种较为清洁的能源，但燃烧生成的二氧化碳会造成温室效应，不是最理想的能源，故选项错误； D.氢气作为燃料，具有三大优点：资源丰富、燃烧放出的热量多、燃烧产物是水，无污染，因此是最理想的能源，故选项正确。
故选：D。
【方法与技巧】
1.氢气是密度最小的气体，但不适合填充节日喜庆气球！防止遇明火爆炸，造成安全事故。2.氢能源的优点：来源广；热值高；无污染
1.下列不属于化石能源的是（ ）
A.石油 B.天然气 C.地热能 D.煤
【答案】C
【解析】化石能源是指远古时代的动植物的尸体在地壳中经过高温、高压、几亿年甚至几十亿年转化而成的燃料，包括煤、石油和天然气，其中地热能不是化石能源。
故选C。
2.将石油加热炼制，不可能得到的产品是（ ）
A.煤焦油 B.润滑油 C.柴油 D.煤油
【答案】A
【解析】石油属于混合物，它是由汽油、煤油、柴油、润滑油、机油等沸点不同物质混合而成的，石油通过分馏即可得到上述物质。将煤隔绝空气加强热，可生成焦炭、煤焦油、煤气、焦炉气等产物，煤气、煤焦油、焦炉气均属于煤加工的产品。
A.煤焦油属于煤加工的产品，故选项符合题意；
B.润滑油属于石油加工的产品，故选项不合题意；
C.柴油属于石油加工的产品，故选项不合题意；
D.煤油属于石油加工的产品，故选项不合题意。
故选A。
3.据《易经》记载：“泽中有火”，“上火下泽”。泽，指湖泊池沼。“泽中有火”是对“X气体”在湖泊池沼水面上起火现象的描述。这里“X气体”是指（ ）
A.一氧化碳 B.甲烷 C.氧气 D.氢气
【答案】B
【解析】这里“X气体”是指甲烷，湖泊池沼中可以产生沼气，沼气主要成分是甲烷，甲烷具有可燃性。
故选B。
4.从环境保护的角度考虑，下列燃料中最理想的是（ ）
A.煤 B.汽油 C.氢气 D.天然气
【答案】 C
【解析】H2的燃烧产物只有水，对环境没有污染，故为最理想的燃料。
故选C。
5.造成酸雨的主要物质是（ ）
A.二氧化氮和一氧化碳 B.二氧化硫和二氧化氮
C.一氧化碳和二氧化碳 D.二氧化硫和一氧化碳
【答案】B
【解析】酸雨主要由化石燃料燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物等酸性气体，经过复杂的大气化学反应，被雨水吸收溶解而成。故选B。
6.环境和能源是人类生存和发展的基本条件。下列有关环境和能源的说法错误的是（ ）
A.石油是化石燃料，被誉为工业的“血液”
B.二氧化碳是造成温室效应的主要物质
C.所有化学反应在生成新物质的同时，都伴随着热量的放出
D.太阳能、水能、风能是人类正在利用和开发的重要能源
【答案】C
【解析】化学反应常伴随着热量的变化，有的反应放热，有的反应吸热，所以C说法不正确。7.2燃料的合理利用与开发 讲义
核心素养 学习目标
1.通过实验探究，形成化学变化伴随能量变化的化学观念；通过计算分析化石燃料的开采年限，形成节约资源的科学态度，树立人与自然和谐共生的科学自然观和绿色发展观，具有为建设社会主义现代化强国、实现中华民族伟大复兴而学习化学的志向和责任担当。 2.通过实验探究和学习，认识合理利用和开发清洁燃料和新能源的重要意义，初步形成节能低碳、节约资源、保护环境的态度和健康的生活方式，树立人与自然和谐共生的科学自然观和绿色发展观。 1.知道化学反应中时常伴随着能量变化，认识燃料充分燃烧的重要性。 2.知道化石燃料是人类重要的自然资源，对人类生活起着重要作用。 3.知道化石燃料的不可再生性和合理开采和节约化石燃料的重要性。 4.初步了解石油炼制出的几种重要产品及其用途。 5.了解化石燃料对环境的影响。认识合理利用和开发能源、节约使用化石燃料的重要性。
1.化石燃料
（1）种类：化石燃料主要有___________、___________、___________。
（2）形成：古代生物遗骸经过漫长年代和复杂变化形成；是___________能源。
2.氢气
（1）性质：密度小、难溶于水、
具有可燃性：化学方程式___________
还原性：化学方程式___________
（2）实验室制法：化学方程式___________
发生装置___________型
收集装置 ___________法___________法
（3）优缺点
优点——___________、___________、___________、___________ ；
缺点——制取成本高、储存运输困难。
3.乙醇：俗称___________，化学式为___________ ，可以利用高粱、玉米等发酵、蒸馏制得，是___________能源。酒精能燃烧，完全燃烧的化学方程式为___________ 。车用乙醇汽油是___________物，可以节约石油资源、减少污染、促进农业增产。
4.新能源：___________、___________、___________、___________潮汐能等。
5.电池是一种将______能直接转化成______的装置，在电池放电时，电池中的物质发生______变化，将______能转化成______。
6.根据氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷四种气体的性质，在以下的用途中各选填一种对应气体的化学式：
①既有可燃性，又具有还原性的气体化合物是___________；
②可供家庭用的气体化石燃料的主要成分是_____________；
③加压降温后的固体，可用作人工降雨的是_____________；
④燃烧产物无污染、未来可作绿色燃料的是_____________。
7.煤燃烧排放到空气中的有害气体主要是二氧化硫（SO2），它遇雨水后能够形成酸雨，酸雨会对环境造成破坏。请你举出酸雨对环境造成破坏的两个实例：①______________；②___________________提出防止酸雨发生的两条措施①_____________________；② ______________________。
知识点1 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。即有吸热或放热现象。
（1）常见的放热反应：如燃烧反应、酸与金属的反应、中和反应、氧化钙和水的反应。
（2）常见的吸热反应：碳和二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳是吸热的、高温分解碳酸钙也是吸热反应。
2.人类对化学反应中能量的利用
人类需要的大部分能量是由化学反应产生的。
（1）生活燃料的使用，如做饭、取暖等；
（2）利用燃烧等化学反应产生的能量发电、燃烧陶瓷、冶炼金属和发射火箭等；
（3）利用爆炸可以开矿采煤、开山炸石、拆除建筑物等。
3.燃料充分燃烧的条件：
一是燃烧时要有足够的空气或氧气；
二是燃料与空气（或氧气）要有足够大的接触面积。
典型例题1：在下列各化学反应中，不属于放热反应的是（ ）
A.天然气燃烧 B.生石灰与水反应
C.镁带与盐酸反应 D.碳和二氧化碳反应
知识点2 化石燃料的利用
1.化石燃料
目前，人们使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、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，是不可再生能源。
2.煤和石油
（1）煤
煤是复杂的混合物，主要含有碳元素，此外，还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素。煤作燃料主要利用碳元素与氧反应放出的热量。
煤的干馏：隔绝空气加强热。煤干馏的产物主要是焦炭、煤焦油、煤气等。
（2）石油
是混合物，主要含义碳元素和氢元素。
石油的分馏：利用石油中各成分沸点的不同，可将它们分离，得到不同的产品。可以得到汽油、柴油、煤油、润滑油、石蜡、沥青等。还能得到生活中使用的液化石油气。
3.天然气
天然气主要是碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是甲烷（CH4）。甲烷也是沼气、坑气的主要成分。
（1）甲烷的物理性质
常温下，甲烷是无色、无味、难溶于水的气体。
（2）甲烷的化学性质
甲烷是可燃性气体，燃烧时产生淡蓝色火焰，放出热量。甲烷燃烧反应如下：
①完全燃烧：CH4+2O2CO2+2H2O。
②不完全燃烧：2CH4+3O22CO+4H2O。
典型例题2：石油主要是由碳、氢元素组成的（ ）
A.多种有机物的混合物
B.多种无机物的混合物
C.有机化合物
D.多种无机物和有机物的混合物
知识点3 酒精与氢气
（一）乙醇（C2H5OH）：俗名酒精，是一种有机物，属于可再生能源。
1. 物理性质：
无色、透明、有特殊气味的液体，能与水以任意比例互溶，在空气中能燃烧，放出大量的热。
2. 化学性质：
可燃性： C2H5OH +3O2 2CO2+3H2O
火焰为蓝色，放出热量，生成水和使石灰水变浑浊的气体
3. 制取
A. 高梁、玉米、薯类等粮食经过发酵、蒸馏制得。
B. 工业上采用乙烯水化法制取。
（二）氢气的性质和用途
1.物理性质
氢气（H2）是无色无味的气体，难溶于水，密度比空气小，是最轻的气体。
2.化学性质
①可燃性：
2H2 + O2 H2O
H2 + Cl2 2HCl
②还原性：
H2 + CuOCu + H2O
3H2 + WO3W + 3H2O
3H2 + Fe2O32Fe + 3H2O
3.用途
①填充气、飞舰（密度比空气小）
②合成氨、制盐酸
③气焊、气割（可燃性）
④提炼金属（还原性）
（三）氢气的实验室制法
药品 锌粒（Zn）和稀硫酸（H2SO4）
反应原理 Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑
收集方法 ①排水法（难溶于水） ②瓶口向下排空气法（密度比空气小）
制取装置
操作步骤 ①检查气密性 ②装入锌粒 ③倒入稀硫酸 ④固定装置 ⑤收集
检验 点燃木条，伸入瓶内，木条上的火焰熄灭，瓶口火焰呈淡蓝色，则该气体是氢气。
验满（验纯） ①用拇指堵住集满氢气的试管口； ②靠近火焰，移开拇指点火，若“噗”的一声，氢气已纯；若有尖锐的爆鸣声，则氢气不纯。
注意事项 ①检查装置的气密性 ②长颈漏斗的管口要插入液面下； ③点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度（空气中，氢气的体积达到总体积的4%~74.2%点燃会爆炸。）
实验法验证混合气体有H2 （先验证混合气体中是否有水份，有则先除掉）将混合气体通入灼热的CuO，再将经过灼热的CuO的混合气体通入盛有无水CuSO4的干燥管中。现象：黑色CuO变成红色，且无水CuSO4变蓝色。
典型例题3：实验用如图所示的方法制取氢气并测量生成氢气的体积。下列有关说法正确的是（ ）
A.仪器a的名称为长颈漏斗
B.烧瓶中的物质一定是锌与稀硫酸
C.该收集方法为向下排空气法
D.该装置还可用于制取氧气
典型例题4：从环境保护角度看，人类最理想的能源是（ ）
A.煤 B.石油 C.天然气 D.氢气
1.下列不属于化石能源的是（ ）
A.石油 B.天然气 C.地热能 D.煤
2.将石油加热炼制，不可能得到的产品是（ ）
A.煤焦油 B.润滑油 C.柴油 D.煤油
3.据《易经》记载：“泽中有火”，“上火下泽”。泽，指湖泊池沼。“泽中有火”是对“X气体”在湖泊池沼水面上起火现象的描述。这里“X气体”是指（ ）
A.一氧化碳 B.甲烷 C.氧气 D.氢气
4.从环境保护的角度考虑，下列燃料中最理想的是（ ）
A.煤 B.汽油 C.氢气 D.天然气
5.造成酸雨的主要物质是（ ）
A.二氧化氮和一氧化碳 B.二氧化硫和二氧化氮
C.一氧化碳和二氧化碳 D.二氧化硫和一氧化碳
6.环境和能源是人类生存和发展的基本条件。下列有关环境和能源的说法错误的是（ ）
A.石油是化石燃料，被誉为工业的“血液”
B.二氧化碳是造成温室效应的主要物质
C.所有化学反应在生成新物质的同时，都伴随着热量的放出
D.太阳能、水能、风能是人类正在利用和开发的重要能源
