2018学年度九年级化学上册《燃料、热量和环境》知识点归纳典例导析（含解析）（新版）新人教版

燃料、热量和环境
【学习目标】
1.了解几种常见的燃料及化学反应中的能量变化；认识燃料充分燃烧的重要性。
2.了解化石燃料燃烧对环境的影响；认识开发各种新能源和使用清洁燃料的重要性。
【要点梳理】
要点一、燃料和热量
1.化石燃料
远古时代的动植物和其他生物遗体在地球内部热量和压力的作用下，经过几亿年的时间而形成的，是不可再生的能源，它们燃烧后能够提供某种形式的能量（热能、光能、电能等），其中煤、石油、天然气是重要的化石燃料。
（1）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，是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物。煤主要含有碳元素，此外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质（主要含有硅、铝、钙、铁等元素）。
（2）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，通常显黑色或深棕色，不溶于水，密度比水的稍小。石油主要含碳、氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素，且随着产地不同而不同。石油也是混合物，没有固定的熔点和沸点。
（3）天然气一般是指在地下自然形成的可燃性的气体，它的主要成分是甲烷。另外沼气、矿坑气（瓦斯）等的主要成分也是甲烷。
2.煤和石油的综合利用
（1）煤是我国主要的化石能源，被称为“工业的粮食”。煤的综合利用主要有煤的汽化和煤的焦化。
①煤的汽化：煤在氧气不足的条件下发生不完全燃烧，转化为煤气，又可作化工原料。主要产品有CO、CH4、H2等。
②煤的焦化：也称煤的干馏，是在隔绝空气的条件下加强热，使组成煤的物质发生分解反应。
主要产品及用途：焦炭用于金属冶炼、电极材料（占70％～80％）等；煤焦油是重要的化工原料（占2％～5％）；焦炉气主要含有CO、CO2、H2等，可作燃料，又是重要的化工原料（占10％～20％）。
（2）石油是复杂的混合物。通过给石油加热，由于组成石油的各物质的沸点不同，它们就会被先后蒸馏出来，从而得到分离。
石油被称为“工业的血液”。石油炼制的产品主要有：汽油、煤油和柴油。液化石油气的主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯。这些物质都是人们日常生活、生产和交通运输中的常用燃料。
3.化石燃料燃烧
（1）化石燃料通过燃烧以热能的形式给人们提供能量。
（2）化石燃料燃烧过程是化石燃料中的化学能转化为热能的过程。
（3）化石燃料燃烧的主要产物是二氧化碳和水。
　　人类通过化学反应获得的能量大多来自于化石燃料，而化石燃料的资源是有限的。因此控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，对于节约能源非常重要。
4.化学反应中的能量变化
　 物质发生化学反应的同时，常常伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即有放热现象或吸热现象。许多化学反应会放出热量，如：燃烧、镁和盐酸反应等。相反有些化学反应会吸收热量，如：碳与二氧化碳反应（C+CO22CO）要吸收热量。
【要点诠释】
1.煤、石油和天然气等化石燃料是不可再生的资源，面临被耗尽的危险，应合理开采、综合利用并节约使用。使燃料充分燃烧，对于节约能源、减少环境污染非常重要。
2.使燃料充分燃烧通常考虑两点：一是燃烧时要有足够多的空气（或氧气）；二是燃料和空气（或氧气）要有足够大的接触面积。如果空气（或氧气）不足或跟燃料接触面积太小，燃料就会不完全燃烧，不仅使产生的热量减少，浪费燃料，而且还会产生大量的一氧化碳等有害气体污染空气。
要点二、化石燃料燃烧对环境的影响
1.化石燃料燃烧对环境的影响
（1）影响原因：化石燃料燃烧时会产生各种有害气体、固体废物等。
（2）煤和石油等化石燃料燃烧时污染因素的来源：
　　①燃料中的一些杂质如硫、氮等产生SO2、NO2等气体；
　　②燃料燃烧不充分，产生一氧化碳、碳氢化合物及碳粒等。
（3）主要污染类型及产生污染因素
污染类型 污染因素
温室效应 燃料中的碳经燃烧反应转化为二氧化碳等，这些气体进入空气导致空气中二氧化碳浓度增大，从而导致全球气温升高
热污染 火力发电厂发电剩余的“余热”被排放到河流、湖泊或海洋中，使局部水域水温上升，影响水生物的生存甚至死亡
大气污染 化石燃料燃烧产生的烟、CO、SO2、NO2等污染物被排放到大气中，不仅影响空气的质量，而且氮和硫的氧化物溶解于雨水中形成酸雨。酸雨不仅影响自然环境，而且影响了生态
2.使用和开发新的燃料及能源
煤和石油等都是重要的化工原料，他们燃烧时会对空气造成污染，所以需要使用和开发清洁的燃料。乙醇和氢气属于清洁能源。
名称 酒精（乙醇） 氢气
化学式 C2H5OH H2
燃烧反应 C2H5OH+3O22CO2+3H2O 2H2+O22H2O
特点 燃烧产物基本上不污染环境，可做酒精灯、火锅、内燃机等的燃料 燃烧产物无污染，是最清洁的燃料
来源 高粱、玉米和薯类经发酵、蒸馏可制得酒精，为可再生能源 氢气可由分解水得到，目前制取成本高，贮存困难，作为燃料暂不能广泛使用
现代社会对能源的需求越来越大，化学反应提供的能量已经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。
【要点诠释】
1.氢能源是非常理想的能源，但由于氢气的制取成本高和贮存困难，作为燃料暂时还不能广泛使用。
2.对于酸雨的认识要注意：不是“只要有二氧化硫、二氧化氮排放就会形成酸雨”，实际上酸雨是二氧化硫、二氧化氮在空气中和雨水作用而形成的，对酸雨的界定是pH要小于5.6。
【典型例题】
类型一、考查燃料与热量
1．天然气是城市居民日常生活中一种重要的燃料。
　（1）天然气的主要成分是__________，其燃烧的化学方程式为 。
　（2）天然气在第一次通过管道输送到用户时，必须先将管道内注满氮气。填充氮气的目的是 。
　（3）天然气本身是一种无色无味的气体，但在使用时常在天然气中加入少量有特殊气味的乙硫醇。加入乙硫醇的作用是________________________________________。
【答案】
（1）CH4（或甲烷） CH4+2O2 CO2+2H2O　
　　（2）排尽管道内的空气，防止甲烷与空气混合点火时发生爆炸　
　　（3）提醒人们及早发现天然气泄漏，防止爆炸事故的发生
【解析】天然气的主要成分是甲烷，其燃烧生成二氧化碳和水，与空气混合燃烧可能发生爆炸。在第一次通过管道输送到用户时，将管道内注满氮气，可以排除管内的空气，防止遇到明火发生爆炸；天然气本身是一种无色无味的气体，使用时在天然气中加入少量有特殊气味的乙硫醇可以使人们及早发现泄漏，防止爆炸事故的发生。　
【总结升华】天然气中的甲烷具有可燃性，与空气混合燃烧可能发生爆炸，且无色无味不容易被人们发觉，使用时一定注意安全。　
2．“减少污染、净化空气，还我一片蓝天”，已成为市民共同的心声。
（1）洁净的空气中含量较多的气体有氧气和 （填化学式）；
（2）汽车燃料燃烧不充分时，会产生炭粒和有毒的 （填化学式）气体，污染空气；
（3）汽车使用压缩天然气（CNG）作燃料，会减少对空气的污染。天然气所含主要成分的化学式是 。压缩天然气（CNG）加气站必须悬挂，因为 。
【思路点拨】本题考查减少环境污染的相关化学知识。了解空气的组成、汽车尾气的排放、天然气的成分及记住常见物质的化学式是解题的关键。
【答案】（1）N2 （2）CO
（3）CH4 加气站空气中含有天然气，遇到明火，可能会爆炸
【解析】空气中含量较多的是氧气和氮气；汽车燃料燃烧不充分会产生炭粒和一氧化碳等污染环境；天燃气的主要成分是甲烷；压缩天然气加气站必须禁止烟火，以防引燃加气站中空气里的天然气，发生爆炸。
【总结升华】可燃性气体在点燃前，都必须验纯，以防发生爆炸。
举一反三：
【变式1】下列关于煤、石油和天然气的说法错误的是（ ）
A．在地球上的蕴藏量都是有限的 B．都是可再生能源
C．都属于混合物 D．完全燃烧时都有二氧化碳生成
【答案】B
【变式2】乙醇汽油的使用，可以缓解石油危机。所谓乙醇汽油是在汽油中加入适量乙醇混合而成的一种燃料。
(1)乙醇汽油属于_________(选填：“纯净物”或“混合物”)。
(2)从环境保护的角度看，下列燃料中最理想的是___________ (填写字母编号)。
A．氢气 B．煤 C．乙醇汽油 D．煤气(主要含CO)
【答案】(1)混合物　　 (2)A　
类型二、使用燃料对环境的影响与新能源
3．化石燃料燃烧产生大量CO2。大气中CO2含量过高会导致温室效应等环境问题。
（1）天然气（主要成分为CH4）完成燃烧的化学方程式是 。
（2）从下表数据分析，与煤相比，用天然气做燃料的优点是 。
1g物质完全燃烧产生CO2的质量 1g物质完全燃烧放出的热量
CH4 2.75g 56KJ
C 3.67g 32KJ
【思路点拨】认真阅读，提炼题目所给信息，了解天然气的成分及化学方程式的书写步骤是解题的关键。
【答案】（1）CH4+2O2 CO2+2H2O　
（2）热值高，产生的二氧化碳少，对环境的影响小
【解析】天然气燃烧与煤比较具有放热多、产生二氧化碳少、不产生二氧化硫气体等优点。
【总结升华】比较两种燃料的优缺点，从以下几方面考虑：是否产生有害气体，产生二氧化碳多少，燃烧是否充分，相同质量放热多少等。
4．随着全球能源使用量的增长，化石能源将日益枯竭．开发和利用新能源变得更为迫切，下列能源属于新能源的是（　　）
①太阳能 ②煤 ③风能 ④天然气 ⑤地热能
A．①②③ B．③④⑤ C．①③⑤ D．①③④
【思路点拨】根据能源的种类进行分析，新能源是指无污染、可以持续利用的能源，包括太阳能、风能、核能、地热能、潮汐能等。
【答案】C
【解析】人们正在利用和开发的新能源有太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等，①太阳能、③风能、⑤地热能均属于新能源，②煤、④天然气属于化石燃料。故选C。
【总结升华】新能源是中考的热点，了解常见的新能源范畴、种类是正确解答本题的关键。
举一反三：
【变式】下列叙述正确的是（ ）
A．石油是一种化工产品
B．大量使用化石燃料会造成大气污染，因此应该停止化石燃料的开采和利用
C．人类需要的能量都是由化学反应产生的
D．目前没有大量使用氢能源，是由于氢气的制取成本高、贮存困难
【答案】D
【解析】石油是一种化工原料而不是化工产品，A错误；人类目前所消耗的燃料主要来自化石燃料，不可能立即停止化石燃料的开采和利用，但可开发和利用其他能源，如太阳能、风能、地热能等，B错误；人类需要的能量大部分是由化学反应产生的，但近年来人类开发和利用的太阳能、风能等就不是由化学反应产生的，C错误；氢气的制取成本高，气体贮存困难，这些都是制约氢能源大量使用的重要原因，D正确。