[疑难聚焦]使用燃料对环境的影响
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[疑难聚焦]使用燃料对环境的影响
重点难点剖析
一：燃烧产物对空气的影响
1. 煤的燃烧
2. 汽车用燃料的燃烧
3. 化石燃料的燃烧造成空气污染的原因
【剖析】
1．煤的燃烧：煤的燃烧产生主要污染物：二氧化硫、二氧化氮等。这些污染物溶于水后，会形成酸雨降落到地面。（1）酸雨对环境造成的破坏：①对人体健康的直接危害，硫酸酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大的多，可以侵入肺的深部组织，引起肺水肿等疾病而使人死亡；②引起河流、湖泊的水体酸化，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、皮革、纺织品及建筑材料等；⑤渗入地下，可能引起地下水酸化，酸化的水中铝、铜、锌的含量比中性地下水中高很多倍。（2）防止和保护措施：①尽量少用含硫燃料；②含硫燃料脱硫后再使用；③除去烟道气中的有害气体再排放；④开发新能源。
2．汽车用燃料的燃烧：
（1）目前，多数汽车使用的燃料是从石油中分离出来的汽油或柴油。
（2）汽车尾气的主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等，其中一氧化碳是空气污染物中一氧化碳的主要来源，占一半以上的一氧化碳来自于汽车尾气的排放。
（3）减少汽车尾气的措施：
①改进发动机的燃烧方式，以便燃料充分燃烧；
②使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质；
③使用无铅汽油，禁止含铅物质排放；
④使用清洁燃料，例如压缩天然气（CNG）和液化石油气（LPG）；
⑤在汽油中添加适量的酒精制成乙醇汽油等。
另外，在管理上加大检测尾气的力度，禁止尾气没有达到环保标准的汽车上路。
3．化石燃料的燃烧造成空气污染的原因：
空气污染的两大类物质主要是有害气体和粉尘，化石燃料的燃烧造成空气污染的原因主要有以下几点：
（1）燃料中的杂质如硫、氮等燃烧时，产生空气污染物，如二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）等。
（2）燃料燃烧不充分，产生一氧化碳（CO）气体。
（3）未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等排放到空气中，造成粉尘污染。
二：使用和开发新的燃料和能源
1. 乙醇
2. 氢气
3. 新能源的种类和划分方法
【剖析】
煤和石油都是重要的化工原料，但是它们都是不可再生资源，同时它们燃烧会对空气造成污染，所以需要使用和开发清洁的燃料。
1．乙醇：
（1）乙醇的化学式：C2H5OH，俗名酒精。
（2）乙醇的性质：无色透明、有特殊气味的液体，易挥发，与水互溶，能够溶解多种物质，易燃烧，燃烧的方程式为：
C2H5OH+3O22CO2+3H2O
（3）乙醇的用途：用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃料，在汽油中加入适量的乙醇作汽车燃料，叫“车用乙醇汽油”，可节省石油资源，减少汽车尾气的污染。
（4）乙醇的制法：高梁、玉米和薯类等经过发酵、蒸馏、即可得到乙醇。所以，乙醇属于可再生资源
2．氢气：
（1）氢气的性质：氢气（H2）是一种无色、五味的气体，难溶于水，本身无毒，是最轻的气体，极易燃烧，燃烧产物只有水，被认为是最清洁的燃料。燃烧的方程式为：
2H2+O22H2O
（2）氢气作为未来能源的三大优点：①来源广；②放热多；③无污染。
（3）实验室制法：用锌和稀硫酸制取氢气，反应的发生装置和制取二氧化碳的一样，收集装置可以排水法或向下排空气集气法。
（4）存在的问题：制取成本较高，以及贮存和运输比较困难。
3．新能源的种类和划分方法：
（1）新能源：太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。这些能源的利用既可解决能源面临的危机，又可减少对环境的污染。
（2）能源分类：一级能源：从自然界直接取得的天然能源叫一级能源，如煤、石油、天然气等；二级能源，由一级能源经过加工转化后获得的能源称为二级能源，如电力、蒸汽等。对能源的分类，有时还可有另外的分法，如可再生的、持续利用的一次能源称为可再生能源，如水力；经过亿万年所形成的、短期内无法恢复的能源称为不可再生能源，如石油、煤等。
典型例题展示
（一）重难点讲解：
一、燃烧产物对空气的影响
【例1】 我国三峡工程现在所提供的水电，相当于每年燃烧3000万吨原煤的火力发电站所产生的电能，因此三峡工程有助于控制 （ ）
A．“温室效应” B．白色污染 C．产生酸雨 D．农药、化肥污染
【解析】煤的主要成分是碳，还含有少量的硫、磷、氮等元素，它充分燃烧产生的二氧化碳是温室气体，是造成“温室效应”的主要气体；产生二氧化氮、二氧化硫易形成酸雨。白色污染是塑料垃圾随意丢弃形成的，农药化肥的污染是不合理使用造成的，都不是该题研究的范围
【答案】A、C
【点拨】明确煤燃烧的危害，减少煤的使用。
【例2】 天然气、液化石油汽燃烧的化学方程式分别为：
CH4+2O2CO2+2H2O；C3H8+5O23CO2+4H2O。现有一套以天然气为燃料的灶具，要改为以液化石油气为燃料的灶具，应采取的措施是 ( )
A．燃料气和空气的进入量都减少 B．燃料气和空气的进入量都增大
C.减少燃料气进入量或增大空气进入量 D．增大燃料气进入量或减少空气进入量
【解析】由题给信息知：等体积天然气、液化石油汽燃烧耗氧气，前者比后者少。因而以天然气为燃料的灶具，要改为以液化石油气为燃料的灶具，若进风口不变，则要减小进气口；若进气口不变，则要增大进风口。
【答案】C
【例3】 当今世界三大环境问题是酸雨、臭氧层空洞和温室效应，其中形成酸雨的主要原因是人们向空气中排放了大量的有害气体，它们主要是 （ ）
A．CO和CO2 B．SO2和CO C．CH4和CO D．SO2和NO2
【解析】煤等燃料中含有少量的硫元素和氮元素，它们燃烧时会产生SO2和NO2等污染物，它们溶于水会形成酸，如SO2＋H2O H2SO3H2SO4，NO2＋H2O H2NO3，所形成的酸雨降落到地面。
【答案】D
二、使用和开发新的燃料和能源
【例4】 国家决定推广乙醇汽油的应用，乙醇汽油是在汽油中加入适量乙醇而制成的一种燃料。下列叙述中错误的是 （ ）
A.乙醇汽油是一种新型化合物 B.使用乙醇汽油减少有害气体的排放
C.用石油可制得汽油 D.用高粱、玉米发酵可得到乙醇
【解析】乙醇汽油是由乙醇和汽油按照一定比例形成的一种汽车燃料，所以是混合物，故A的叙述错误。
【答案】A
【点拨】认识乙醇汽油的组成及制取和优点。
【例5】 联合国环境规划署宣布2007年“世界环境日”的主题是：“冰川消融，后果堪忧”。科学家指出，气候变暖主要是二氧化碳等温室气体造成的。为了减小温室效应的影响，下列措施不合理的是 （ ）
A．植树造林，增加绿化面积 B．开发新能源，减少二氧化碳的排放
C．大量使用煤作燃料，降低生产成本 D．用二氧化碳作原料生产一种全降解塑料
【解析】为了减小温室效应，最直接有效的措施是减少二氧化碳的排放和减少空气中二氧化碳的量。
【答案】C。
【例6】 氢气是未来理想的能源。根据氢元素在自然界中的存在形式及氢气性质分析，在氢能源的开发和利用中，须解决的课题有 （ ）
①探索廉价的制取氢气的方法 ②研究氢气燃烧产物的处理技术 ③开发安全、高效的储氢技术
A．只有① B．只有② C．①和② D．①和③
【解析】氢气是未来最理想的能源，但由于制取氢气成本高和贮存困难，例如电解水法生成氢气需耗费大量的电能，所以氢能源不能被广泛利用。因此，在氢能源的开发利用中，需解决如何能廉价制得氢气，开发安全高效的储氢技术，氢气燃烧产物是水，无污染，不许处理。
【答案】D
【例7】 “可燃冰”的主要成分是甲烷水合物，埋藏在海底岩层中。“可燃冰”的发现为我国在新世纪使用高效能源开辟了广阔的前景。你认为能开发利用的新能源还有（至少填两种） 。
【解析】人们正在利用和开发的新能源有：太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能等。
【答案】太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能
【例8】 汽油是石油炼制产品之一，是汽车的主要燃料。请回答：
（1）汽油充分燃烧的产物是二氧化碳和水，由此可推断汽油的组成元素一定含有
元素。
（2）以汽油为燃料的汽车尾气中含有一氧化碳、氮氧化合物等大气污染物。目前，减少汽车尾气污染的措施之一是在汽油中加入适量的乙醇（化学式为C2H5OH）。乙醇完全燃烧的化学方程式为 。
（3）下列能替代汽油的燃料中，燃烧产物最清洁的是 （填序号）
①天然气 ②乙醇 ③氢气
【解析】根据质量守恒定律，汽油充分燃烧生成二氧化碳和水，可推断汽油中一定含碳元素；未来最理想的燃料是氢气，因为不管是乙醇、甲烷都有可能不完全燃烧生成一氧化碳，且生成的二氧化碳会造成温室效应。
【答案】（1）碳 氢 （2）C2H5OH+3O22CO2+3H2O （3）③
（二）易错题讲解：
【易错点1】误认为乙醇汽油是一种化合物
例题1 乙醇汽油又叫车用乙醇汽油，是将燃料乙醇和汽油按照一定的比例混合而成的一种汽车燃料。使用这种燃料不但可以节省石油资源和有效减少汽车尾气的污染，还可以促进农业生产。有同学认为乙醇汽油是一种新型的化合物，你认为这种说法是否正确？
【正解】不正确
【错因分析】不能正确区分纯净物和混合物，从题目看，乙醇汽油是由两种物质混合而成，是混合物，不属于化合物。
【易错点2】对酸雨形成认识不深刻
例题2 下列物质溶于水可形成酸雨的是 （ ）
A．SO2 B.CO2 C．C2H5OH D．NO2
【正解】 A D
【错因分析】CO2溶于水生成碳酸，但不属于酸雨，C2H5OH溶于水，但不形成酸，SO2和NO2溶于水，且形成酸雨。
【点拨】酸雨的形成是有一定成因的，正常雨水也略显酸性，但不是酸雨。
重点难点剖析
一：燃烧产物对空气的影响
1. 煤的燃烧
2. 汽车用燃料的燃烧
3. 化石燃料的燃烧造成空气污染的原因
【剖析】
1．煤的燃烧：煤的燃烧产生主要污染物：二氧化硫、二氧化氮等。这些污染物溶于水后，会形成酸雨降落到地面。（1）酸雨对环境造成的破坏：①对人体健康的直接危害，硫酸酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大的多，可以侵入肺的深部组织，引起肺水肿等疾病而使人死亡；②引起河流、湖泊的水体酸化，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、皮革、纺织品及建筑材料等；⑤渗入地下，可能引起地下水酸化，酸化的水中铝、铜、锌的含量比中性地下水中高很多倍。（2）防止和保护措施：①尽量少用含硫燃料；②含硫燃料脱硫后再使用；③除去烟道气中的有害气体再排放；④开发新能源。
2．汽车用燃料的燃烧：
（1）目前，多数汽车使用的燃料是从石油中分离出来的汽油或柴油。
（2）汽车尾气的主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等，其中一氧化碳是空气污染物中一氧化碳的主要来源，占一半以上的一氧化碳来自于汽车尾气的排放。
（3）减少汽车尾气的措施：
①改进发动机的燃烧方式，以便燃料充分燃烧；
②使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质；
③使用无铅汽油，禁止含铅物质排放；
④使用清洁燃料，例如压缩天然气（CNG）和液化石油气（LPG）；
⑤在汽油中添加适量的酒精制成乙醇汽油等。
另外，在管理上加大检测尾气的力度，禁止尾气没有达到环保标准的汽车上路。
3．化石燃料的燃烧造成空气污染的原因：
空气污染的两大类物质主要是有害气体和粉尘，化石燃料的燃烧造成空气污染的原因主要有以下几点：
（1）燃料中的杂质如硫、氮等燃烧时，产生空气污染物，如二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）等。
（2）燃料燃烧不充分，产生一氧化碳（CO）气体。
（3）未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等排放到空气中，造成粉尘污染。
二：使用和开发新的燃料和能源
1. 乙醇
2. 氢气
3. 新能源的种类和划分方法
【剖析】
煤和石油都是重要的化工原料，但是它们都是不可再生资源，同时它们燃烧会对空气造成污染，所以需要使用和开发清洁的燃料。
1．乙醇：
（1）乙醇的化学式：C2H5OH，俗名酒精。
（2）乙醇的性质：无色透明、有特殊气味的液体，易挥发，与水互溶，能够溶解多种物质，易燃烧，燃烧的方程式为：
C2H5OH+3O22CO2+3H2O
（3）乙醇的用途：用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃料，在汽油中加入适量的乙醇作汽车燃料，叫“车用乙醇汽油”，可节省石油资源，减少汽车尾气的污染。
（4）乙醇的制法：高梁、玉米和薯类等经过发酵、蒸馏、即可得到乙醇。所以，乙醇属于可再生资源
2．氢气：
（1）氢气的性质：氢气（H2）是一种无色、五味的气体，难溶于水，本身无毒，是最轻的气体，极易燃烧，燃烧产物只有水，被认为是最清洁的燃料。燃烧的方程式为：
2H2+O22H2O
（2）氢气作为未来能源的三大优点：①来源广；②放热多；③无污染。
（3）实验室制法：用锌和稀硫酸制取氢气，反应的发生装置和制取二氧化碳的一样，收集装置可以排水法或向下排空气集气法。
（4）存在的问题：制取成本较高，以及贮存和运输比较困难。
3．新能源的种类和划分方法：
（1）新能源：太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。这些能源的利用既可解决能源面临的危机，又可减少对环境的污染。
（2）能源分类：一级能源：从自然界直接取得的天然能源叫一级能源，如煤、石油、天然气等；二级能源，由一级能源经过加工转化后获得的能源称为二级能源，如电力、蒸汽等。对能源的分类，有时还可有另外的分法，如可再生的、持续利用的一次能源称为可再生能源，如水力；经过亿万年所形成的、短期内无法恢复的能源称为不可再生能源，如石油、煤等。
典型例题展示
（一）重难点讲解：
一、燃烧产物对空气的影响
【例1】 我国三峡工程现在所提供的水电，相当于每年燃烧3000万吨原煤的火力发电站所产生的电能，因此三峡工程有助于控制 （ ）
A．“温室效应” B．白色污染 C．产生酸雨 D．农药、化肥污染
【解析】煤的主要成分是碳，还含有少量的硫、磷、氮等元素，它充分燃烧产生的二氧化碳是温室气体，是造成“温室效应”的主要气体；产生二氧化氮、二氧化硫易形成酸雨。白色污染是塑料垃圾随意丢弃形成的，农药化肥的污染是不合理使用造成的，都不是该题研究的范围
【答案】A、C
【点拨】明确煤燃烧的危害，减少煤的使用。
【例2】 天然气、液化石油汽燃烧的化学方程式分别为：
CH4+2O2CO2+2H2O；C3H8+5O23CO2+4H2O。现有一套以天然气为燃料的灶具，要改为以液化石油气为燃料的灶具，应采取的措施是 ( )
A．燃料气和空气的进入量都减少 B．燃料气和空气的进入量都增大
C.减少燃料气进入量或增大空气进入量 D．增大燃料气进入量或减少空气进入量
【解析】由题给信息知：等体积天然气、液化石油汽燃烧耗氧气，前者比后者少。因而以天然气为燃料的灶具，要改为以液化石油气为燃料的灶具，若进风口不变，则要减小进气口；若进气口不变，则要增大进风口。
【答案】C
【例3】 当今世界三大环境问题是酸雨、臭氧层空洞和温室效应，其中形成酸雨的主要原因是人们向空气中排放了大量的有害气体，它们主要是 （ ）
A．CO和CO2 B．SO2和CO C．CH4和CO D．SO2和NO2
【解析】煤等燃料中含有少量的硫元素和氮元素，它们燃烧时会产生SO2和NO2等污染物，它们溶于水会形成酸，如SO2＋H2O H2SO3H2SO4，NO2＋H2O H2NO3，所形成的酸雨降落到地面。
【答案】D
二、使用和开发新的燃料和能源
【例4】 国家决定推广乙醇汽油的应用，乙醇汽油是在汽油中加入适量乙醇而制成的一种燃料。下列叙述中错误的是 （ ）
A.乙醇汽油是一种新型化合物 B.使用乙醇汽油减少有害气体的排放
C.用石油可制得汽油 D.用高粱、玉米发酵可得到乙醇
【解析】乙醇汽油是由乙醇和汽油按照一定比例形成的一种汽车燃料，所以是混合物，故A的叙述错误。
【答案】A
【点拨】认识乙醇汽油的组成及制取和优点。
【例5】 联合国环境规划署宣布2007年“世界环境日”的主题是：“冰川消融，后果堪忧”。科学家指出，气候变暖主要是二氧化碳等温室气体造成的。为了减小温室效应的影响，下列措施不合理的是 （ ）
A．植树造林，增加绿化面积 B．开发新能源，减少二氧化碳的排放
C．大量使用煤作燃料，降低生产成本 D．用二氧化碳作原料生产一种全降解塑料
【解析】为了减小温室效应，最直接有效的措施是减少二氧化碳的排放和减少空气中二氧化碳的量。
【答案】C。
【例6】 氢气是未来理想的能源。根据氢元素在自然界中的存在形式及氢气性质分析，在氢能源的开发和利用中，须解决的课题有 （ ）
①探索廉价的制取氢气的方法 ②研究氢气燃烧产物的处理技术 ③开发安全、高效的储氢技术
A．只有① B．只有② C．①和② D．①和③
【解析】氢气是未来最理想的能源，但由于制取氢气成本高和贮存困难，例如电解水法生成氢气需耗费大量的电能，所以氢能源不能被广泛利用。因此，在氢能源的开发利用中，需解决如何能廉价制得氢气，开发安全高效的储氢技术，氢气燃烧产物是水，无污染，不许处理。
【答案】D
【例7】 “可燃冰”的主要成分是甲烷水合物，埋藏在海底岩层中。“可燃冰”的发现为我国在新世纪使用高效能源开辟了广阔的前景。你认为能开发利用的新能源还有（至少填两种） 。
【解析】人们正在利用和开发的新能源有：太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能等。
【答案】太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能
【例8】 汽油是石油炼制产品之一，是汽车的主要燃料。请回答：
（1）汽油充分燃烧的产物是二氧化碳和水，由此可推断汽油的组成元素一定含有
元素。
（2）以汽油为燃料的汽车尾气中含有一氧化碳、氮氧化合物等大气污染物。目前，减少汽车尾气污染的措施之一是在汽油中加入适量的乙醇（化学式为C2H5OH）。乙醇完全燃烧的化学方程式为 。
（3）下列能替代汽油的燃料中，燃烧产物最清洁的是 （填序号）
①天然气 ②乙醇 ③氢气
【解析】根据质量守恒定律，汽油充分燃烧生成二氧化碳和水，可推断汽油中一定含碳元素；未来最理想的燃料是氢气，因为不管是乙醇、甲烷都有可能不完全燃烧生成一氧化碳，且生成的二氧化碳会造成温室效应。
【答案】（1）碳 氢 （2）C2H5OH+3O22CO2+3H2O （3）③
（二）易错题讲解：
【易错点1】误认为乙醇汽油是一种化合物
例题1 乙醇汽油又叫车用乙醇汽油，是将燃料乙醇和汽油按照一定的比例混合而成的一种汽车燃料。使用这种燃料不但可以节省石油资源和有效减少汽车尾气的污染，还可以促进农业生产。有同学认为乙醇汽油是一种新型的化合物，你认为这种说法是否正确？
【正解】不正确
【错因分析】不能正确区分纯净物和混合物，从题目看，乙醇汽油是由两种物质混合而成，是混合物，不属于化合物。
【易错点2】对酸雨形成认识不深刻
例题2 下列物质溶于水可形成酸雨的是 （ ）
A．SO2 B.CO2 C．C2H5OH D．NO2
【正解】 A D
【错因分析】CO2溶于水生成碳酸，但不属于酸雨，C2H5OH溶于水，但不形成酸，SO2和NO2溶于水，且形成酸雨。
【点拨】酸雨的形成是有一定成因的，正常雨水也略显酸性，但不是酸雨。
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