课题2 燃料的合理利用与开发 课件（54张PPT）

(共54张PPT)
课题2 燃料的合理利用与开发
生活经验告诉我们燃料燃烧时产生了热量，那么是不是只有通过燃料燃烧才能得到热量呢？下面我们来做两组实验。
化学反应在生成新物质的同时，伴有能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化。类似于可燃物燃烧，生石灰和水这样的反应，我们称之为放热反应。像碳与二氧化碳、氢氧化钡晶体和NH4Cl的反应，称之为吸热反应。
2.化石燃料的利用
⑴煤和石油
煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料。它们都是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的，所以我们称之为化石燃料。
它们作为重要的能源，在我们的现代生活中起着很重要的作用。这节课我们具体来学习煤和石油的综合利用。
[小结]
通过讨论，我们知道常见的燃料有：煤、液化石油气、天然气、汽油、柴油、柴草、酒精等。在这些燃料里，有些是可以再生的，比如：柴草和酒精。而有些燃料是不可再生的，比如：煤、石油和天然气。

化石燃料是怎么形成的？为什么说它们是不可再生能源？如何开采炼制？有哪些性质用途？
下面几幅图片是几种化石燃料的形成过程、开采炼制、性质用途。

①煤是纯净物吗?如果不是，那它含有哪些元素？
不是，是混合物。煤主要含碳元素，此外还含有少量的H、N、S、O元素以及无机矿物质（主要含硅、铅、钙、铁等元素）
②你知道煤作为燃料的原理是什么？
是利用碳元素和氧反应放出热量。
③石油可直接用作燃料吗？石油产品中有哪些是常用燃料？
不能！石油中除了含C、H元素外，还含O、N、S等元素。如果把石油作燃料的话，石油会燃烧不充分，不仅会造成浪费，还会生成大量的黑烟和含S、含N等有害气体。
汽油、煤油、柴油、石蜡等都是常用的燃料。
④煤气泄漏会造成什么危害？使用灌装液化石油气在安全上应注意什么？
危害：危害到人体和财产的安全；
注意：使用灌装液化石油气在安全上应注意不能加热，不能猛烈撞击，使用完后要及时关闭，液化石油气罐要定期检修等。
[归纳总结]煤和石油的比较
煤 石油
形成 古代植物经过一系列复杂的变化而形成的 古代动植物遗体在地壳中经过复杂变化而形成的
元素组成及成分 主要含C(少量H、N、S、O等)，有机物、无机物组成的混合物 主要含C、H(少量S、O、N等)的混合物
性质 煤经干馏(化学变化)得到焦炭、煤焦油、焦炉气 石油经过蒸馏(物理变化)可以得到汽油、煤油、柴油和润滑油等
用途 能源、化工原料 能源、化工原料
[注意]
①煤的干馏属于化学变化，生成了新物质。
石油的蒸馏属于物理变化，没有新物质生成。
②煤气是混合物，主要成分有氢气(H2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)及其他气体，可用作生活燃气。
③灌装“煤气”不是煤气，而是液化石油气，这是石油化工的一种产品，其主要成分有丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等物质。


由于煤和石油的用途非常广泛，和人类的关系极为密切，所以人们常把煤称为“工业的粮食”，把石油称为“工业的血液”。
将煤隔绝空气加热，可使煤分解成焦炭、煤焦油和煤炉气等。其中焦炭可以冶金，焦炉气则是重要的燃料，煤焦油是重要的化工原料。黑糊糊的煤焦油是一个大宝库，已经从它里面分离出了上百种化合物，又进一步做成了各种有用的物质，这样煤就能被综合利用了。
在二十世纪兴起了综合利用石油产品的工业——石油化工。科技工作者把燃料油中较大的分子裂解成小分子，然后把它们加工制造成各种产品，例如塑料、合成纤维、染料、洗涤剂等。
⑵天然气
刚才我们学习了煤和石油的综合利用，接下来我们学习天然气的有关知识。
右图是天然气开采图：
天然气主要是由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是甲烷。
[思考]①观察甲烷是什么颜色？什么状态？
②甲烷在水中的溶解性怎么样？
③甲烷的密度和空气比较起来怎么样？

①甲烷是无色气体。
②甲烷极难溶于水。
③甲烷的密度比空气小。
根据甲烷的这些性质，我们可以用哪些方法收集甲烷气体？
可以用排水法收集，也可以用向下排空气法收集。
甲烷的物理性质：无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。
思考：
①在实验结束后，烧杯上出现了什么现象？
甲烷燃烧时火焰明亮并呈蓝色，可以看到，烧杯内壁上有水滴生成。
[延伸]有水滴生成，说明甲烷中什么元素呢？
说明甲烷的成分里一定含有氢元素。


②迅速把烧杯倒转过来，向烧杯内注入澄清的石灰水后，振荡，又出现了什么现象？
发现烧杯内澄清的石灰水变浑浊。
这一现象说明燃烧生成了什么物质？可以推知甲烷里含有什么元素呢？
说明甲烷燃烧时生成了二氧化碳，推知甲烷的成分里一定含有碳元素。
③在实验开始时点燃前为什么要先检验甲烷的纯度？
点燃甲烷和氧气或甲烷和空气的混合物都很可能会发生爆炸，所以要先验纯。
煤矿的矿坑里经常有甲烷逸出，由此，同学们想到了什么呢？
煤矿里必须采取通风措施；煤矿里一定要严禁明火。




④在实验中烧杯的条件“冷而干燥”是实验成败的关键吗？为什么？
“冷而干燥”是这个实验成败的关键。“冷”有利于水汽的凝集，“干燥”可以判断是否有水滴生成。
⑤这个实验说明甲烷含有哪些元素？
这个实验说明甲烷中含有碳元素和氢元素。
⑥你能写出这个实验中涉及到的化学方程式吗？
甲烷是由碳和氢组成的化合物，化学式是CH4。它燃烧时生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。
你们知道还有那些地方存在甲烷气体吗?
在池沼的底部常常含有甲烷，通常也称池沼中的气体为沼气。在我国农村，利用沼气可解决生活用燃料问题。
右图是沼气的制取和利用。
在我国农村利用沼气，不仅可以解决生活用燃料问题，还能综合治理环境卫生问题。
（3）合理利用与开发化石能源
人们目前所消耗的能量主要来自化石燃料。然而，化石燃料要经过数百万年才能形成。但人类目前掠夺式的开发，会给我们的子孙后代造成什么样的影响呢？
估算大约多少年后我国的石油、天然气和煤将被耗尽？并谈谈你对化石燃料的使用与开发的看法。
化石燃料形成的时间非常长，储量有限。化石
燃料属于不可再生能源。人类目前消耗的能量主要
来自化石燃料。
在不久的将来，我们将面临严重的能源危机！
我国2004年化石能源探明储量、年产量及开采年限
探 明 储 量 年 产 量 开采年限
石 油 23亿吨 1.74亿吨 约13年
天然气 2.23x104亿立方米 408亿立方米 约55年
煤 1145亿吨 9.9亿吨 约116年
[小结] 不算不知道，一算吓一跳。化石燃料用不了多久就耗完了。因此，我们一方面要合理开采、节约使用，另一方面还要研究和开发新能源。
目前，人类通过化学反应获得的能量大多来自于化石燃料，而化石燃料资源是有限的。那么，同学们认为怎样利用能源才可以使它的使用期限得以延长呢？
[小结]
如果我们能提高煤等燃料的利用率，就相当于延长煤的使用期限。要使燃料充分燃烧通常考虑两点：一是要有足够的空气；二是要使燃料与空气有足够大的接触面。
燃料充分燃烧的意义：燃料燃烧若不充分，不仅使燃料燃烧产生的热量减少，浪费资源，同时还会产生大量的CO等物质，污染空气。
在实际生活中我们是怎样来克服这些困难的呢？
在石油、天然气不足的情况下，可以考虑把煤加工成为气态、液态或固态的高级清洁燃料，以提高煤的热量的利用和减轻环境污染，
虽然煤在加工过程中，本身和潜在能量会受到一些损失，但由于加工成的气态或液态燃料的热利用率高，因此在一些情况下，煤经过汽化或液化而取得的热效益高于直接燃煤。
对低硫煤可以采用粉煤锅炉，但需加烟道脱硫装置。
对高硫煤掺石灰实行炉内脱硫和降低氧化氮的生成。
就在人们担心化石燃料将被耗尽时，科学家发现海底蕴藏着大量可燃烧的“冰”——可燃冰。
图片对比，
创设情境
第一组：
右图是课本
P140图7-30
第二组：课本P142图7-34、P143图7-35、图7-36。
第一组画面显示的是化石燃料在人类生活中的用途；
第二组画面显示了燃料在燃烧提供能量的同时，却给环境造成了不良的影响，腐蚀岩石,污染空气。
这样的两组画面给同学们传递了什么样的信息呢？
燃烧的使用，给人们的生活带来了很多方便，但是燃料的使用正如一把双刃剑一样，在带给人类方便的同时，也给环境造成了不良影响。今天就来学习使用燃料对环境的影响。
1.使用燃料对环境的影响
三大化石燃料是什么？煤中含有哪些元素？煤燃烧后会生成什么物质？
煤、石油、天然气是三大化石燃料。煤中主要含碳元素，此外还含有少量的H、S、N、O等元素。煤的燃烧会产生的空气污染物主要有CO2、CO、SO2、NO2、烟尘等。

我们知道煤燃烧产生的SO2、NO2气体污染物溶于雨水，会形成酸雨，那么酸雨会对我们的生活环境造成什么影响呢？


⑴酸雨引起河流、湖泊的水体酸化，严重影响水生动植物的生长。
⑵它能破坏土壤、植被、森林。
⑶酸雨对金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料都有腐蚀性。
⑷酸雨浸入地下，可能引起地下水酸化。
⑸对人体的健康有直接的危害，硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多
我们生活的家园----地球，她在流泪，她在滴血，她的儿女们不能坐以待毙。那我们应该采取怎样的措施来保护她呢？

⑴减少人为排放的污染物
⑵减少煤中的含硫量，对煤炭中的硫资源进行合理的开发和利用。
⑶改进设备，使燃料充分燃烧；增加催化净化装置，使有害气体转化成无害气体。
⑷使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。
⑸开发新能源。
请同学们再看一组城市的图片，在市区内几乎不使用煤作燃料，可我们的生活环境为什么也会如此恶劣？这是什么引起的？
城市的空气污染只要是由汽车尾气造成的。汽油和柴油作为多数汽车的燃料，它们燃烧时产生的尾气中主要含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物。含铅化合物和烟尘等大气污染物，严重威胁着我们的健康。
我们如何才能减少汽车的尾气对空气的污染呢？请看书后归纳。
减少汽车尾气的污染主要是从燃料的使用和汽车技术方面采取措施：①改进发动机的燃烧方式，以使汽油能充分燃烧；②使用催化净化装置，使有害气体转化为无害气体；③使用无铅汽油，禁止含铅物质排放；④在管理上，加大检测尾气的力度，禁止没有达到环保标准的汽车上路；⑤改用天然气、液化石油气、乙醇汽油作为汽车燃料。
什么是乙醇汽油？它和汽油相比有哪些优点？
车用乙醇汽油：将变性燃料乙醇和汽油以一定比例混合而成的，其优点是：①节省石油资源；②减少汽车尾气的污染；③促进农业生产。
乙醇是一种清洁能源。乙醇俗称酒精，它是无色透明，具有特殊气味的液体。乙醇还容易挥发，能与水以任意比互溶，而且还是一种优良的有机溶剂。
乙醇的成分里含有碳、氢、氧三种元素，它的化学式是C2H5OH。乙醇以高粱、玉米和薯类等为原料，经过发酵、蒸馏可制得，是可再生能源。
根据乙醇的化学式，推断乙醇与氧气发生反应的生成物是什么呢？请写出乙醇燃烧的化学方程式。
二氧化碳和水
在街上吃火锅，有的火锅下面燃烧的是一种外观类似于冰的一种物质，它真的是冰吗？
不是， 这种类似于冰的物质其实是一种固体酒精。
从这个实例中我们可以看出乙醇同样有着三态变化。由于乙醇燃烧时能放出大量的热，所以它被用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃料。
[小结]化石燃料燃烧对空气造成污染的主要原因：
①燃料中的一些杂志如硫等燃烧时，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炭粒、尘粒等排放到空气中。

减少化石燃料燃烧对环境污染的常用方法：①在工厂安装高效除尘器；②排烟脱硫，将工厂废气中的二氧化硫回收；③排烟脱氮，如在汽车上安装净化装置，以降低废气中有害气体的含量；④改进燃烧方法，使燃料充分燃烧以控制氮的氧化物和碳氢化合物的生成；⑤改变燃料结构，使用天然气等“清洁能源”。
2.能源的利用和开发
⑴氢气

你对氢气作为一种清洁燃料的认识有哪些？氢能源有哪些优点？目前未广泛使用的原因有哪些？

无色无味的气体，难溶于水，本身无毒，是最轻的气体，极易燃烧，是最清洁的燃料；氢能源的三大优点：①来源广泛；②燃烧时热值高；③产物是水，不污染环境；广泛使用面临的困难：制取成本高和贮存运输困难。目前，对氢能源的开发已取得了很大进展，随着科技的发展，氢气终将会成为主要能源之一。
实验室制取氢气的原理和装置是什么?
①制取原理：
②反应装置:此反应属固---液不加热型，且H2是一种难溶于水且密度比空气小的气体，可用排水法或向下排空气法收集（如课本P145图7-40）
也可设计如下制取装置，如右图所示。此装置的优点：使反应随时发生，随时停止。

⑵新能源
现代社会对能量的需求量越来越大，化学反应提供的能量已不能满足人类的需求。我国各地区及世界各国也都在利用和开发新的能源。你知道有哪些能源是可被人类利用的吗？
正在利用和开发的新能源：太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。
[小结]这些能源的利用，不但可以部分解决化石燃料面料耗尽的问题，还可以减少对环境的污染。希望同学们将来长大了，能将自己所学知识应用到开发和利用更理想更实用的清洁能源方面，为人类生活质量的进一步提高作出自己的贡献。
2.能源的利用和开发
⑴氢气：最清洁的燃料
氢能源的三大优点：①来源广泛；②燃烧时热值高；③产物是水，不污染环境。
广泛使用面临的困难：制取成败高和贮存运输困难。
制取原理：
⑵新能源：太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。
课题2 燃烧的合理利用与开发
第一课时
化学反应中能量变化和化石燃料的利用
1.化学反应中的能量变化（吸热、放热）
2.煤和石油的比较
3.天然气(主要成分甲烷)
⑴物理性质：无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水
4.燃料的充分燃烧：一是要有足够的空气；二是要燃料与空气有足够大的接触面。
课题2 燃料的合理利用与开发
第2课时
使用燃料对环境的影响及能源的利用和开发
1.使用燃料对环境的影响
⑴煤的燃烧：煤燃烧产生的空气污染物主要有SO2 、NO2、CO、粉尘等。其中SO2和NO2溶于雨水会形成酸雨。
⑵汽车用的燃料燃烧对空气的影响：汽车使用的燃料燃料主要是汽油或柴油、它们燃烧产生的尾气中主要污染物有CO、碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。
⑶乙醇：化学式C2H5OH，俗称酒精。
化学性质：易燃烧


⑷化石燃料燃烧是对空气造成污染的主要原因。