初中化学新课标粤教版知识梳理与疑难解析（5.3 古生物的“遗产”-化石燃料）

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5.3 古生物的“遗产”——化石燃料
知识梳理
1.当今社会的三大化石燃料为______________、______________和______________。
2.化石燃料是由远古时代动植物和其他生物的遗体，经几亿年时间，在地球内部的热量和压力作用下形成的，所以它属于_____________________(填“可再生、不可再生”)资源。
3.三大化石燃料的成分
(1)煤主要含_________________元素，除此之外，还含有少量的____________________等元素。它是复杂的混合物。
(2)石油主要含____________________元素，除此之外，还含有少量的____________________等元素。它也是复杂的混合物。
(3)天然气主要成分为____________________气体。它也属于混合物。
4.化石燃料的燃烧
煤、石油、天然气都是由碳氢化合物组成的，碳元素燃烧生成____________________，氢元素燃烧生成__________。
5.化石燃料的燃烧，造成对空气污染的原因
(1)燃料中某些元素如硫、氮等燃烧时，产生空气污染物有____________________、____________________等。
(2)燃料燃烧不充分，产生有毒气体__________。
6.化石燃料的综合利用
煤、石油、天然气不仅是重要的能源，还是重要的化工资源。试举出化石燃料综合利用的例子：
(1) __________________________________________________；
(2) __________________________________________________；
(3) __________________________________________________。
疑难突破
如何判断石油的分馏、煤的焦化(干馏)、煤的气化分别属于物理变化还是化学变化？
剖析：(1)石油的分馏：在分馏塔内给石油加热，不同温度时分别由液体汽化出来，经冷凝分离，这种操作叫做分馏。原理是利用石油中各物质沸点的不同，让它们逐一汽化出来。
(2)煤的焦化(干馏)：把煤隔绝空气加热，将煤分解为焦炭、煤焦油、焦炉气(含有CO、CH4、H2、CO2等)的过程。此过程中生成了多种新物质。
(3)煤的气化：使煤在氧气不足的情况下发生不完全燃烧，从而转化为既可作燃料气，又可作化工原料的CO、CH4、H2等。此过程中也生成了多种新物质。
问题探究
问题 据报道：2010年全国死于煤矿瓦斯爆炸的人数达3 000多，如此大的数目让人触目惊心。安全重于一切，如何消除生产和生活中的不安全因素、学会不同恶劣环境下的逃生方法，显得尤为重要起来。当你遇到下述紧急情况时，你应当怎样做呢？
(1)发现家中煤气泄漏。
(2)进入久未开启的菜窖前。
(3)进入煤矿坑道。
探究：(1)煤气：主要成分为CO气体，CO有毒，主要表现在它能够结合人体内的血红蛋白，使人窒息死亡。另外，CO气体具有可燃性，与空气混合均匀后，遇明火会发生爆炸。要打开家中的门窗进行通风，切忌开灯或打电话报警，开灯或打电话产生的静电火花可能会引起煤气爆炸。
(2)由于菜的呼吸作用，菜窖内氧气减少二氧化碳气体增多，人贸然进入可能会因缺氧而导致窒息死亡。
(3)煤矿坑道内有瓦斯气体，瓦斯气体是甲烷和空气的混合气体。甲烷具有可燃性，与空气混合均匀后遇明火会发生爆炸。根据甲烷的性质和煤矿的密封性，通风是主要的。
典题精讲
例1 2010天津中考 某气体可能含有CO、CH4、H2、N2中的一种或两种。该气体在足量的氧气中充分燃烧后，将全部生成物依次通过浓硫酸和氢氧化钠溶液，发现浓硫酸和氢氧化钠溶液的质量都有增加，则该气体的成分不可能是( )
A.CH4 B.CO和N2
C.H2和 CO D. CO和H2
思路解析 根据题中信息：“浓硫酸和氢氧化钠溶液的质量都有增加”，可断定该气体燃烧同时生成了H2O和CO2，又因碳元素完全燃烧生成二氧化碳，氢元素燃烧生成水，可知该气体中必须含有C元素和H元素。A、C、D都有可能，B项中没有H元素，所以没有可能。
答案：B
例2 阅读下面短文完成有关问题。我们目前使用得最多的燃料是煤、石油、天然气，它们都是由古代动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逐渐形成的。因此，它们被称为化石燃料。这些燃料在地球上的蕴藏量是有限的，而且又都是经过亿万年才能形成的非再生能源，用一些就会少一些，最终会枯竭。图5-19是我国近年来能源总消费量与人均能源消费量。因此，如何来控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，这对节约能源非常重要。如果我们能把煤等燃料利用率提高一倍，就相当于将这些燃料的使用时间延长一倍。当今世界各国能源研究的前沿课题之一就是如何提高燃烧效率，节约能源。煤炭直接燃烧不仅产生大量烟尘，而且煤中所含的硫在燃烧时会生成SO2，这是导致酸雨形成的主要原因之一。因此，发展洁净煤技术、减少污染物的排放、提高煤炭利用率，正成为我国乃至国际上的又一项重要研究课题。
图5-19
(1)要让煤得到充分燃烧，提高煤的燃烧效率，应采取的措施是________________________。
(2)煤燃烧产生的主要污染物是___________,如果煤不充分燃烧还会产生的污染物有___________。
(3)高效、清洁地利用煤的主要途径有______________________。
(4)二十一世纪，人类在研究开发新能源方面一定会取得重大突破，你认为无污染的能源有____________________________________________。
思路解析 能源问题是当今社会的热点问题，与之相关的还有环境问题。依题意，当今社会主要的能源依然是石油、煤和天然气，本题主要解答煤的充分燃烧和消除煤燃烧所引起的污染问题。煤的充分燃烧可由燃烧的条件和燃烧的现象等有关知识解释：一是燃烧时要有足够多的空气；二是燃料与空气要有足够大的接触面。煤的燃烧产物中烟尘和SO2是主要污染物，如果煤不完全燃烧，还会产生CO导致空气污染。为高效清洁地利用煤目前采用的方法有：将煤气化，如将煤制成水煤气以提高利用率，或将煤进行脱硫处理以减少污染。
答案：(1)鼓入空气，将煤粉碎以增大与空气的接触面积
(2)SO2 CO
(3)将煤制成水煤气；将煤进行脱硫处理
(4)氢能源、核能、地热能、潮汐能、水能、风能、太阳能等
知识导学
虽然很多物质都能够燃烧，但是需要让同学们了解在当今社会起着主要作用的是煤、石油、天然气。对于化石燃料的形成，了解其形成时间，在什么条件下形成的。
简要介绍三大化石燃料的形成，要求同学们掌握它们各自的主要成分和所属什么物质类别。
碳元素完全燃烧生成二氧化碳，氢元素燃烧生成水。这个理论在有机物的学习中非常重要。据此可以写出各种有机物在空气中燃烧的化学方程式。例如：
乙炔(C2H2)燃烧的方程式为：
2C2H2+5O24CO2+2H2O
由于煤、石油中还含有硫、氮元素，硫、氮元素燃烧就会产生 SO2 、NO2等有毒气体，它们一方面污染空气，另外还会增加酸雨( H2SO4、HNO3)的形成。其中，二氧化硫溶于水生成硫酸、二氧化氮溶于水生成硝酸。
对燃料的评价是本节的一个重点：评价时主要从是否产生污染、是否会导致温室效应、来源、价格、放热量、是否易贮存和运输、是否安全等方面来考虑。
例如：评价乙醇和氢气这两种燃料，它们属于清洁能源。
化石燃料的综合利用主要联系日常生活实际，认识化石燃料在国防、化工能源等方面的应用。
疑难导析
这部分知识太抽象、太复杂，我们接触比较少。要想会做这种题，必须把这左边的几个概念搞清楚。根据物理变化和化学变化的本质区别是否有新物质生成来判断。
首先，关于石油的分馏，要描述在分馏塔内给石油加热时，各种物质发生的变化的本质是什么，原理是什么，有无新物质生成。
其次，关于煤的焦化(干馏)，要描述在该过程中发生了怎样的变化，有无新物质生成。
最后，关于煤的气化，也要描述在该过程中发生了怎样的变化，有无新物质生成。
问题导思
对于这一类问题首先考虑相关的化学物质的性质，针对其化学性质，具体问题具体分析。
(1)关于家中煤气泄漏，要明确煤气由什么组成，有什么性质，对人体有什么危害，家中发生煤气泄漏，与空气混合均匀后，遇明火会发生什么危险。针对以上分析，家中煤气泄漏，要注意哪些问题，应该采取什么措施以应对这种事故的发生。
(2)关于进入久未开启的菜窖前，要描述清楚菜的呼吸作用会产生什么气体，这种气体对菜窖的环境有什么影响，人贸然进入可能会发生什么危险。
(3)关于进入煤矿坑道，要描述清楚煤矿坑道中含有什么气体，该气体有什么性质，有什么隐患，存在于煤矿坑道中，与空气混合均匀后遇明火会发生什么危险，怎样应对这种危险的发生。
典题导考
绿色通道 主要掌握碳元素完全燃烧生成二氧化碳，氢元素燃烧生成水。
典题变式
1.分别写出一氧化碳、乙炔(C2H2)、乙醇(C2H6O)燃烧的化学方程式。
答案：
2CO+O22CO2
2C2H2+5O24CO2+2H2O
C2H6O+3O22CO2+3H2O
2.一定量的石油在氧气中完全燃烧后测得产生了CO、CO2、NO、SO2、H2O(气)五种物质，由此可以推断石油中一定含__________元素，可能含__________元素。
答案：C、H、N、S O
绿色通道 对燃料进行评价时，主要从是否产生污染、是否会导致温室效应、来源、价格、放热量、是否易贮存和运输、是否安全等方面来考虑。
典题变式 阅读下列短文，完成问题：
汽车作为曾经推动人类文明向前跃进的现代文明社会的产物，在给人类的生活带来便捷舒适的同时，对自然生态环境的恶化也有难以推卸的责任。大气污染主要来源于工业污染和汽车尾气，99%的一氧化碳和一氧化氮的排放来源于汽车尾气；厦门市近几年来汽车保有量的增长达20%，虽然空气质量居全国第四，但“环保”仍面临如汽车污染等问题的考验。
另据报道：将氢气应用于汽车发动机的技术已在我国研制成功；以酒精为燃料的汽车在北京市、河南省使用；厦门市也有一部分汽车改用液化气作为燃料。
(1)汽车尾气中的大气污染物是(写化学式)：__________、__________。
(2)我市将部分汽车排气管加装三效转换器，促使一氧化碳在排气管内与空气作用转化为二氧化碳，其反应式为____________________。
(3)请提出厦门市治理汽车污染的一条合理化建议：____________________。
(4)就目前的情况看，氢气作燃料的汽车要投入使用前，你认为还要研究解决的问题有____________________。
答案：(1)CO NO
(2)2CO+O2====2CO2
(3)①限制汽车的发展 ②在汽车上安装三效转换器，净化汽车尾气 ③改用洁净燃料如酒精、液体气等 ④使用电力汽车 ⑤开发新型环保能源(其他合理答案均可)
(4)①如何廉价大量制取氢气
②如何安全贮存和运输氢气等(其他合理答案均可)
2.(2010江西课改区) 由于近年来国际原油价格不断攀升，国家有关部门2010年10月作出决定，扩大“乙醇汽油”的试点范围。“乙醇汽油”中的乙醇(化学式为C2H5OH)可用高粱、玉米、薯类为原料，经过发酵蒸馏制得。同时，由于能源价格上涨，部分城镇居民生活方式受到影响，昔日常用的蜂窝煤因价格低廉又受到人们的青睐。请回答：
(1)煤燃烧所产生的空气污染物有(写一种即可) ______________________________；
(2)乙醇是一种绿色能源，完全燃烧生成水和二氧化碳，写出其燃烧的化学方程式：______________________________;
(3)为减缓日趋严重的能源危机，请你提出一条具体的合理化建议：____________________。
答案：(1)二氧化硫(或一氧化碳、二氧化氮)
(2)C2H5OH+3O22CO2+3H2O
(3)节约用电(或使用节能灶、使用太阳能等)
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