第七单元 《能源的合理利用与开发》 核心知识解读（化学中考一轮复习）（人教版）

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第七单元 《能源的合理利用与开发》 核心知识解读
课题1 燃料的燃烧
一、燃烧的条件
（一）燃烧的定义
通常情况下，可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈氧化反应叫作燃烧（属于剧烈氧化反应，与缓慢氧化本质都是氧化反应）。
（二）探究燃烧的条件（控制变量法）
1、实验设计与现象
实验步骤 实验现象 结论
（1）500mL烧杯中加300mL热水，放入裹硬纸圈的白磷；烧杯上盖薄铜片，铜片一端放干燥红磷，另一端放吸干水的白磷 铜片上白磷燃烧，红磷不燃烧；热水中白磷不燃烧 白磷着火点低（40℃），红磷着火点高（260℃），说明燃烧需达到可燃物的最低温度（着火点）；热水中白磷无氧气，说明燃烧需氧气（或空气）
（2）用导管对准热水中的白磷通入少量氧气（或空气） 热水中的白磷燃烧 再次验证燃烧需氧气（或空气）
2、燃烧的三个必备条件（缺一不可）
(1)存在可燃物（如煤、酒精、白磷等，不可燃物如石头、水不能燃烧）。
(2)与氧气（或空气）接触（隔绝氧气可阻止燃烧）。
(3)温度达到可燃物的着火点（着火点是物质固有属性，不可改变，如白磷着火点40℃，红磷260℃）。
（三）常见物质的着火点（参考值）
物质 白磷 红磷 木材 木炭 无烟煤
着火点/℃ 40 260 240～270 320～400 600～700
（四）易错点辨析
误区1：“降低着火点”可灭火——错误，着火点是物质固有属性，只能通过降温至着火点以下灭火。
误区2：燃烧必须有氧气参与——错误，如镁条可在二氧化碳中燃烧，初中阶段重点掌握与氧气相关的燃烧。
误区3：燃烧一定发光放热，但发光放热的一定是燃烧——错误，如灯泡发光放热是物理变化，不属于燃烧。
二、燃料燃烧的调控
（一）燃料的充分燃烧
1、充分燃烧的条件
(1)燃烧时有足够的空气（氧气）（如燃气灶火焰呈黄色或橙色、锅底发黑，是氧气不足导致燃料不充分燃烧，需调大进风口）。
(2)燃料与空气有足够大的接触面（如煤制成蜂窝煤、木柴劈成小块，增大接触面积促进充分燃烧）。
2、不充分燃烧的危害：燃料利用率降低（浪费资源）、产生污染物（如一氧化碳、黑烟），污染空气。
（二）灭火的原理与方法
1、灭火的核心原理：破坏燃烧的任意一个条件（无需同时破坏）。
2、灭火方法与对应原理
灭火方法 实例 对应原理
清除可燃物或隔离 森林火灾设置防火隔离带、釜底抽薪 移除可燃物，阻止燃烧蔓延
隔绝氧气（或空气） 油锅着火用锅盖盖灭、酒精燃烧用湿抹布扑盖 隔绝氧气，中断燃烧
降温至着火点以下 房屋着火用高压水枪灭火、堆放杂物着火用水浇灭 降低温度，使其低于可燃物着火点
3、常见灭火器的类型与适用范围
灭火器类型 灭火原理 适用范围 关键区分点
干粉灭火器 压缩氮气吹出干粉（含碳酸氢钠等），隔绝空气 一般火灾、油、气等燃烧引起的火灾 适用范围广，家庭、实验室常用
二氧化碳灭火器 喷出液态二氧化碳，降温+隔绝空气 图书、档案、贵重设备、精密仪器火灾 灭火后无残留，不损坏物品
水基型灭火器 产生泡沫覆盖可燃物表面，隔绝空气 非水溶性可燃液体（汽油、柴油）、固体（木材、棉布）火灾 灭火速度快，环保无污染
（三）简易灭火器的设计与制作
1、反应原理：利用碳酸钠与盐酸反应生成大量二氧化碳，隔绝空气灭火。
2、制作要点：用塑料瓶等容器分隔存放碳酸钠溶液和盐酸，使用时混合，对准火源喷射。
3、注意事项：盐酸有腐蚀性，需做好防护；装置需密封良好，防止漏气。
三、易燃物和易爆物的安全知识
（一）爆炸的条件
可燃物在有限空间内急剧燃烧，短时间内聚积大量热，使气体体积迅速膨胀而引起爆炸（化学爆炸，如火药爆炸、燃气泄漏爆炸；物理爆炸无新物质生成，如车胎爆炸）。
（二）爆炸极限
可燃气体（如H2、CH4、CO）或粉尘（面粉、煤粉）在空气中达到一定含量范围时，遇明火会爆炸，这个范围叫作爆炸极限（如CH4的爆炸极限为5%～16%）。
（三）安全注意事项
1、易燃易爆场所（加油站、油库、面粉加工厂、煤矿矿井）需“严禁烟火”，通风良好。
2、点燃可燃性气体（如H2、CH4、CO）前，必须检验纯度（用试管收集气体，靠近火焰移开拇指，尖锐爆鸣声说明不纯，声音很小说明较纯）。
3、燃气泄漏时，立即关闭阀门，开窗通风，严禁开灯、打手机等产生明火的操作。
四、化学反应中的能量变化
（一）能量变化的表现形式
化学反应在生成新物质的同时，伴随能量变化，通常表现为热量变化，分为两类：
1、放热反应：反应放出热量（大多数化学反应）
(1)燃料燃烧（如乙醇燃烧）。
(2)酸碱中和反应、氧化钙与水反应（放热明显，可用于自热食品）。
2、吸热反应：反应吸收热量（少数化学反应）
(1)碳与二氧化碳反应。
(2)高锰酸钾分解制取氧气（需要加热提供能量）。
（二）能量的利用
人类所需能量大多来自化学反应（如燃烧放热取暖、发电、发射火箭；利用爆炸能量开山炸石、拆除危旧建筑）。
（三）易错点辨析
1、误区1：化学反应都放热——错误，存在吸热反应，需加热的反应不一定是吸热反应（如木炭燃烧需要点燃，但属于放热反应）。
2、误区2：只有燃烧能放热——错误，氧化钙与水反应、酸碱中和等非燃烧反应也能放热。
课题2 化石能源的合理利用
一、化石能源的组成与利用
（一）化石能源的定义与特点
1、定义：由古代生物遗骸经一系列复杂变化形成的能源，主要包括煤、石油、天然气，属于不可再生能源（储量有限，消耗后无法短期内再生）。
2、核心特点：储量有限、不可再生、燃烧放热多，是目前人类利用的主要能源。
（二）煤的组成与利用
1、组成：复杂混合物，主要含碳元素，还含氢、氧、氮、硫等元素。
2、利用方式
(1)直接燃烧：用作燃料（如取暖、发电），充分燃烧生成二氧化碳。
(2)综合利用：隔绝空气加强热分解，得到焦炭（冶炼金属）、煤焦油（化工原料）、煤气（含CO、H2、CH4，用作燃料），实现“一物多用”，减少污染。
（三）石油的组成与利用
1、组成：复杂混合物，主要含碳、氢元素。
2、利用方式
(1)炼制原理：利用各成分沸点不同，通过蒸馏分离（物理变化）。
(2)主要产品：汽油、煤油、柴油（燃料）、润滑油、石蜡、沥青（化工原料、筑路材料）。
（四）天然气的组成与利用
1、组成：主要成分是甲烷（CH4）（最简单的有机物），还含少量其他气态烃。
2、甲烷的性质与燃烧
(1)物理性质：无色、无味气体，密度比空气小，极难溶于水。
(2)化学性质：可燃性，燃烧时产生蓝色火焰，放热。
(3)检验：点燃气体，火焰上方罩干燥烧杯，内壁有水雾；迅速倒转烧杯，注入澄清石灰水，石灰水变浑浊。
3、其他甲烷来源：沼气（秸秆、杂草、人畜粪便发酵生成，用作农村燃料）、可燃冰（海底高压低温下形成的甲烷水合物，储量巨大，是未来新能源）。
二、化石能源的环境影响与应对措施
（一）主要环境问题
1、酸雨：煤燃烧产生SO2、氮氧化物，溶于雨水形成，腐蚀建筑物、破坏森林、污染水体。
2、温室效应：大量燃烧化石能源释放CO2，导致全球变暖、冰川融化、海平面上升。
3、空气污染：汽车尾气排放CO、未燃烧的碳氢化合物、氮氧化物、烟尘等。
（二）应对措施
1、减少污染：推广脱硫煤、改进燃烧技术、汽车安装催化净化装置、使用电动汽车。
2、提高利用率：煤、石油的综合利用（如煤制油、石油裂解制化工原料）。
3、开发新能源：替代化石能源，实现可持续发展。
中国节能标志图案：由“节”字、古长城、烽火台和英文“energy”首字母e组成。象征节约能源，倡导合理利用能源、保护环境，是节能产品的标志。
三、新能源的开发与利用
（一）新能源的特点
可再生、污染小或无污染，包括氢气、太阳能、风能、地热能、潮汐能、核能、生物质能等。
（二）氢气（最清洁的高能燃料）
1、物理性质：无色、无味气体，密度最小，难溶于水。
2、化学性质
(1)可燃性：产物为水，无污染，放热多。
(2)还原性（用于冶金）。
3、实验室制取
(1)反应原理：锌与稀硫酸反应（不用浓盐酸因挥发性，不用浓硫酸因强氧化性）。
(2)收集方法：排水法（难溶于水）、向下排空气法（密度比空气小）。
4、未广泛应用的原因：制取成本高、储存和运输困难（需高压液化）。
（三）其他新能源
新能源类型 优点 应用实例 易错点
太阳能 清洁无污染、可再生 光伏发电、光热发电 受天气影响，能量不稳定
风能 可再生、无排放 风力发电场 选址严格，影响局部生态
核能 能量密集、消耗少 核电站发电 存在核泄漏风险，需严格防护
生物质能 可再生、环保 秸秆制乙醇、沼气 能量密度低，需大量原料
可燃冰 热值高、储量大 海底开采试采 开采不当可能引发地质灾害和温室效应
（四）能源消费结构的优化
我国能源消费结构逐步向“清洁低碳”转变，减少煤的占比，增加天然气、新能源的使用，助力“碳达峰、碳中和”目标（2030年前碳达峰，2060年前碳中和）。
四、化石能源与新能源的对比
对比项目 化石能源（煤、石油、天然气） 新能源（氢气、太阳能等） 关键区分点
可再生性 不可再生 可再生（除核能） 化石能源需合理开采，新能源是未来趋势
污染程度 污染较大（SO2、CO2、烟尘） 污染小或无污染 氢气是最清洁的燃料，无碳排放
能量密度 高，放热多 多数较低（核能除外） 化石能源目前仍是主要能源，新能源逐步替代
五、易错点辨析
误区1：化石能源只能通过燃烧利用——错误，煤、石油可综合利用制化工原料（如塑料、化肥）。
误区2：可燃冰是纯净物——错误，主要成分是甲烷水合物，含少量杂质，属于混合物。
误区3：氢气制取只能通过电解水——错误，工业上还可通过化石能源转化、生物质发酵等方法制取。
误区4：“碳中和”就是不排放CO2——错误，是CO2排放量与吸收量（如植树造林、碳捕集）抵消，实现净零排放。
实验活动4 燃烧条件的探究
一、实验目的
1、加深对燃烧条件的认识，进一步了解灭火的原理。
2、体验实验探究的过程，体会控制变量方法在科学探究中的运用。
二、实验用品
烧杯、镊子、坩埚钳、酒精灯、火柴；酒精、小木块、小煤块、蜡烛。
三、实验步骤
1、取大小和形状相似的干燥的小木块和小煤块，分别用坩埚钳夹住，同时放到酒精灯火焰上加热，观察现象（小木块先燃烧，小煤块后燃烧）。
结论：燃烧的条件之一是温度达到可燃物的着火点。
2、设计实验验证“燃烧需氧气”：
方案：点燃蜡烛，用烧杯罩住蜡烛，观察到蜡烛逐渐熄灭，说明燃烧需要氧气（或空气）。
四、问题与交流
1、小木块比小煤块先燃烧的原因：小木块的着火点（240～270℃）低于小煤块（600～700℃），温度先达到小木块的着火点。
2、控制变量法的应用：探究一个燃烧条件时，需保证另外两个条件不变（如探究着火点时，可燃物种类不同，氧气接触、温度条件相同）。
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