7.2 燃料的合理利用与开发(要点讲解+当堂检测+答案)

人教版化学九年级上册同步学案
第七单元　燃料及其利用
课题2　燃料的合理利用与开发
要 点 讲 解
要点一　化学反应中的能量变化
项目
放热现象
吸热现象
定义
有些化学反应在产生新物质的同时，还放出热量，这种现象就是放热现象
有些化学反应在产生新物质的同时，还吸收热量，这种现象就是吸热现象
反应实例
镁与盐酸反应：
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
碳与二氧化碳反应：
C＋CO22CO
应用
人类需要的大部分能量都是由化学反应产生的，如做饭、取暖、冶炼金属和发射火箭等
要点二　化石燃料的利用
1. 煤、石油、天然气是三种重要的化石燃料，属于不可再生能源。其比较见下表所列：
燃料
元素组成
物质分类
形成物质
煤
主要含碳元素，还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素
混合物
古代植物遗骸
石油
主要含碳、氢元素，还含有氮、硫、氧等元素
混合物
古代动植物的遗骸
天然气
主要含碳、氢元素
混合物
古代动植物的遗骸
2. 化石燃料的综合利用
燃料
利用方式
主要产物
变化类型
煤
煤的气化
CO、CH4、H2等
化学变化
煤的干馏
焦炭、煤焦油、焦炉气
化学变化
煤的液化
人造石油
化学变化
石油
石油分馏
汽油、柴油、煤油、润滑油等
物理变化
石油化工
工农业、医疗、化工原料
化学变化
3. 完全燃烧与不完全燃烧
(1)完全燃烧与不完全燃烧的区别
①氧气充足：完全燃烧；②氧气不足：不完全燃烧。
(2)促进燃烧的方法
①增大氧气的浓度；②增大可燃物与氧气的接触面积。
(3)燃料燃烧不充分的危害
①燃烧产生的热量减少，浪费资源；②产生大量的CO等物质，污染空气。
经典例题1　随着“西气东输”的全线贯通，某市将有7万以上天然气用户。作为家庭成员，我愿将下列有关天然气的化学知识告诉父母。
(1)天然气的主要成分是__________，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。我知道填充氮气的目的是________。
(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________。
解析：天然气的主要成分是甲烷，和氧气发生反应的化学方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O；可燃性气体点燃前必须要检验气体的纯度，否则容易发生爆炸；天然气本身是一种无色无味的气体，如果漏气，不会察觉，加入有特殊气味的乙硫醇，可以及时地采取措施。
答案：(1)CH4　CH4＋2O2CO2＋2H2O　(2)检查是否漏气；排除管道的空气，否则混有空气的天然气进入居民家中，点燃时可能发生爆炸　(3)如果漏气，可以及时察觉
要点三　使用燃料对环境的影响
1. 化石燃料燃烧造成空气污染的原因
(1)燃料中的一些杂质如硫等燃烧时，产生空气污染物如二氧化硫等。
(2)燃料燃烧不充分，产生一氧化碳。
(3)未燃烧的碳氢化合物及碳粒、尘粒等排放到空气中。
2. 煤的燃烧
(1)煤燃烧产生的主要污染物：二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等。其中二氧化硫、二氧化氮等物质或这些物质在空气中发生反应后的生成物溶于雨水后，会形成酸雨降落到地面。另外煤燃烧会生成大量的二氧化碳造成“温室效应”，同时产生烟尘。
(2)酸雨的危害：①危害人体健康；②引起河流、湖泊等的水体酸化，严重影响水生动植物的生长；③破坏土壤、植被、森林；④腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等。
(3)酸雨的防治：①尽量少用含硫燃料；②含硫燃料经脱硫后再使用；③除去烟气中的有害气体再排放；④开发利用新能源。
要点四　能源的利用和开发
1. 乙醇
(1)乙醇俗称酒精，化学式：C2H5OH。
(2)化学性质：易燃烧，燃烧放出大量的热。燃烧化学方程式为C2H5OH＋3O22CO2＋3H2O。
(3)用途：燃烧产物基本不污染环境，可为酒精灯、火锅、内燃机等提供燃料。
(4)制法：高粱、玉米和薯类等经过发酵、蒸馏可制得乙醇。乙醇属于可再生能源。
(5)车用乙醇汽油：将乙醇溶液中含有的水进一步除去，再添加适量的变性剂(为防止饮用)可形成变性燃料乙醇。车用乙醇汽油是将变性燃料乙醇和汽油以一定比例混合而形成的一种汽车燃料。
使用车用乙醇汽油的优点：节省石油资源，减少汽车尾气的污染，促进农业生产。
2. 氢气
(1)氢气燃烧生成水，是最清洁的能源。燃烧化学方程式为2H2＋O22H2O。
(2)氢能源是未来最理想的能源。氢能源的三大优点：来源广泛，资源丰富；热值大；燃烧生成水无污染。
(3)由于氢气的制取成本高和贮存困难，作为燃料暂时还不能使用。
(4)实验室常用锌和稀硫酸反应制取氢气，反应的化学方程式为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。
3. 开发和利用新能源
正在利用和开发的其他新能源有：氢能、太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。这些能源的利用既可部分缓解化石能源面临耗尽的问题，又可减少对环境的污染。
经典例题2　利用能源、节约能源、保护环境是我们大家共同关注的问题。
(1)充分燃烧1000g天然气和煤所产生的CO2和SO2气体的质量如图所示，则________燃烧对环境影响较小，1000 g煤中硫元素的质量为_________(假设硫元素完全转化为SO2)。
(2)SO2的大量排放能形成酸雨，在煤燃烧后将烟气通入吸收塔并“喷淋”石灰水进行“脱硫”，可减少SO2的排放，石灰水需要“喷淋”的目的是__________________________；石灰水与SO2反应的化学方程式为_________________________(SO2和石灰水反应与CO2相似)。
(3)目前，在汽车尾气系统中安装催化转化器可将污染物CO、NO转化为无毒的CO2和N2,2CO＋2NO2CO2＋N2。请根据“在化学反应过程中有元素化合价变化的化学变化，叫做氧化还原反应”判断，该反应________(填“是”或“不是”)氧化还原反应。
解析：(1)燃烧相同质量的天然气和煤，生成二氧化碳的质量都约是2500g，但1000g煤燃烧生成二氧化硫的质量为10g,1000g天然气燃烧生成二氧化硫的质量不到1g，故天然气对环境的影响较小；10gSO2中硫元素的质量是10g××100%＝5g。(2)石灰水是氢氧化钙的水溶液，需要“喷淋”的目的是增大其与二氧化硫的接触面积，使二氧化硫被充分吸收；二氧化碳与氢氧化钙反应生成CaCO3和H2O，故二氧化硫与氢氧化钙反应生成CaSO3和H2O。(3)参加反应的都是化合物，反应后生成了单质N2，而单质中元素的化合价是0，故反应前后一定有元素化合价变化，该反应是氧化还原反应。
答案：(1)天然气　5g　(2)使SO2充分吸收(其他答案合理即可)　SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O　(3)是
易错易混警示　没有熟记石油加工后的产品致错
石油分馏产品。石油中含有多种成分，这些成分的沸点不同，根据沸点不同将它们加热分离，可得到汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、溶剂油、沥青等产品；石油分馏是一个物理变化，由于分馏产物与石油不同容易被认为是一个化学变化。
经典例题3　下列物质中不属于石油加工产品的是(　　　)
A. 煤油 B. 煤焦油　 C. 汽油　 D. 液化石油气
错解：A
错因剖析：煤油、液化石油气、汽油是石油加工得到的产品。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，煤焦油是煤加工的产品，故B选项符合题意。
正解：B
当 堂 检 测
1. 下列不属于化石燃料的是(　　)
A. 天然气 B. 煤 C. 石油 D. 太阳能
2. 化石燃料是不可再生能源，在地球上的蕴藏量有限，开发和有效利用新能源迫在眉睫。下列能源中，属于新能源的是(　　)
A. 煤 B. 石油 C. 地热能 D. 天然气
3. 酸雨、臭氧层破坏和温室效应是全球环境的三大热点问题。而造成温室效应加剧是二氧化碳气体的大量排放。能够减少二氧化碳排放量方法之一是使用低碳燃料，以下燃料属于低碳燃料的是(　　)
A. 煤 B. 汽油 C. 天然气 D. 木柴
4. 下列活动中，通过化学反应提供能量的是(　　)
A. 发射航天飞机 B. 水车汲水灌溉
C. 太阳能供热 D. 风力发电
5. 我国海域“可燃冰”试开采成功，科学家正在努力尝试多种开采技术获得天然气。下列有关认识不正确的是(　　)
A. 可燃冰是一种高效清洁的新能源 B. 可燃冰燃烧生成二氧化碳和水
C. 天然气的热值比煤气高 D. 天然气属于化合物
6. 下列关于燃料综合利用的说法正确的是(　　)
A. 煤在空气中加强热制得焦炭、煤焦油和煤气等产品
B. 石油中主要含有碳、氢两种元素
C. 石油的分馏和煤的干馏均属于化学变化
D. 石油是由一些沸点不同的化合物组成的混合物，不加热就可以直接燃烧
7. 如图是一幅贴在汽车加油站的宣传广告。围绕这幅广告画，以下叙述错误的是(　　)
A. 玉米汁可用作汽车燃料
B. 用玉米等植物为原料可制乙醇燃料
C. 在汽油中加入适量的乙醇可作汽车燃料
D. 乙醇汽油可节省化石燃料，减少汽车尾气的排放
8. 我国大力发展水力发电站建设，如葛洲坝，年发电量相当于每年燃烧3000万吨煤的火力发电站产出的电量。水力发电和火力发电相比，下列说法中正确的是(　　)
①减少CO2的排放有利于减轻温室效应
②减少SO2的排放有利于减少降酸雨
③减少废渣排放有利于减少对土壤、水体污染
④减轻白色污染
A. ①②③④ B. ①②③ C. ①② D. ①
9. 人类可以通过化学反应获得能量，如利用沼气燃烧可以煮饭、炒菜等，请你举出两例利用化学反应获得能量的事例：(1)　 　；(2) 。
10. 能源是社会发展的基础，化石燃料是目前人类最重要的能源物质，请回答：
(1)下列燃料中，属于化石燃料的是 。
A.汽油；B.液化石油气；C.柴油；D.天然气；E.木炭；F.焦炭；G.稻草；H.氢气
(2)写出天然气充分燃烧的化学方程式：　 　。
(3)运用化学技术与方法科学改造和应用化石燃料是化学科学的使命，在石油加工过程中，依据各成分沸点不同对其进行改造的方法叫做 ，在煤的综合利用中，改变煤的组成和结构的过程属于 变化。
11. 火电厂发电需要燃烧大量的煤，由于煤中含有硫元素，未经脱硫的煤燃烧后，产生的气体会导致严重的大气污染，进入水体，也会加剧水污染。
(1)硫能在空气中燃烧，燃烧后生成的气体排出到空气中，会形成酸雨，写出硫燃烧的化学反应方程式：　 　。
(2)水是生命之源，“五水共治”是改善生态环境的一项重要举措，保护水环境，珍惜水资源是每个公民应尽的责任和义务。为了保护水资源，下列做法不可行的是 。(填字母编号)
A. 节约用水 B. 抑制水中所有动、植物的生长
C. 不任意排放生活污水 D. 工业污水净化处理后排放
当堂检测参考答案
1. D 2. C 3. C 4. A 5. D 6. B 7. A 8. B
9. (1)(答案不唯一)蜡烛照明 (2)火力发电等
10. (1)ABCDF (2)CH4＋2O2CO2＋2H2O (3)分馏 化学
11. (1)S＋O2SO2 (2)B