7.2

燃料的合理利用與開發(fā)1一、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化燃料燃燒產(chǎn)生了熱量，那么，是不是只有通過燃燒才能獲得熱量？鎂條燃燒生石灰與水反應(yīng)2實驗在一支試管中加入一小匙干燥的生石灰（或幾小塊食品袋中的干燥劑，主要成分是CaO），再加入約2mL水，觀察現(xiàn)象，并用手輕輕觸碰試管外壁。3現(xiàn)象水沸騰手的感覺試管外壁發(fā)燙化學(xué)方程式CaO+H2O=Ca(OH)2生石灰 熟石灰補(bǔ)充：鎂與稀鹽酸的反應(yīng)：現(xiàn)象產(chǎn)生大量氣體，放出熱量，鎂帶逐漸變?。ɑ蛳В┦值母杏X熱（或燙手）分析鎂帶與鹽酸反應(yīng)。產(chǎn)生氣體（氫氣），并放出熱量。說明這是一個放熱反應(yīng)氫氧化鋇與氯化銨的反應(yīng)：45事實和研究證明，化學(xué)反應(yīng)在生成新

物質(zhì)的同時，還伴隨著能量的變化?；瘜W(xué)

不僅研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)和變化，還研究物質(zhì)變化過程中伴隨的能量變化。

能量的變化通常表現(xiàn)為熱量的變化，有些

反應(yīng)是放出熱量的，如氧化鈣與水、鎂與

稀鹽酸反應(yīng)等；有些反應(yīng)則是吸收熱量的，如碳與二氧化碳的反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)在生成新物質(zhì)的同時，還伴隨著能量的變化，通常表現(xiàn)為熱量的變化。放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)(條件為“高溫”的反應(yīng))1、二氧化碳和碳2、碳、氫氣還原氧化1、燃燒2、金屬和酸的反應(yīng)3、氧化鈣與水反應(yīng)CaO+H2O=Ca(OH)2銅C+O2

CO2點燃CO2

+

C

=

2CO高溫6化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的能量的用途78利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量煉鋼所以，作為重要的能源，燃料對于人類社會是非常重要的。目前，人們使用的燃料大多來自于化石燃料，如煤、石油、天然氣等?；剂鲜遣豢稍偕茉?！9煤、石油、天然氣是不可再生能源！1011（1）煤煤是復(fù)雜的混合物隔絕空氣加強(qiáng)熱煤煤的主要成分是碳元素，還含有少量H、N、S、O等元素及無機(jī)礦物固體：焦炭——冶金工業(yè)重要原料液體：煤焦油——化工原料粗氨水——化肥煤氣：煤氣——燃料（干餾）煤氣主要成分：氫氣

H2甲烷

CH4一氧化碳

CO其他氣體煤的干餾是化學(xué)變化12煤的綜合利用從油井中開采出來的石油叫做原油，是一種粘稠狀的液體。石油的主要組成：碳和氫兩種元素，含有少量

S、O、N等，也是混合物。（2）石油13轎車燃料飛機(jī)燃料

煤油爐燃料拖拉機(jī)燃料軸承蠟燭鋪路材料工業(yè)清洗、防銹油給石油加熱，組成石油的

各物質(zhì)的沸

點不同，它們就會被先

后蒸餾出來

而得到分離。石油的分餾是物理變化14石油綜合利用的部分產(chǎn)品1516城鎮(zhèn)的許多家庭做飯使用罐裝“煤

氣”，是液化石油氣，它是石油化工的一種產(chǎn)品。液化石油氣是經(jīng)加壓后壓縮到鋼瓶中的，瓶內(nèi)的壓強(qiáng)是大氣的7-8倍。

１．石油可直接用作燃料嗎？石油產(chǎn)品

中有哪些是常用的燃料？石油一般不能直接用作燃料，石油產(chǎn)品中常用的燃料有：汽油、柴油、煤油２．煤氣泄漏會造成什么危害？石油罐裝液化石油氣在安全上應(yīng)注意什么？煤氣泄漏會使人中毒，遇明火易發(fā)生爆炸；使用罐裝液化石油氣不能加熱，不能猛烈撞擊，用完后馬上關(guān)閉總閥門，防止泄露。萬一漏氣，關(guān)閉總閥門，打開窗戶，不可見明火。17煤氣與罐裝液化石油氣在成分上有什么不同？煤氣主要成分：氫氣（H2）、甲烷（CH4）、一氧化碳（CO）液化石油氣主要成分：丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等水煤氣主要成分（了解即可）：氫氣（H2）、一氧化碳（CO）18天然氣主要是由碳和氫組成的氣態(tài)碳?xì)浠衔?，其中主要的是甲烷（CH4）。（1）甲烷的物理性質(zhì)①通常狀況下無色、無氣味的氣體②難溶于水③密度比空氣小1（2）甲烷的化學(xué)性質(zhì)[實驗7-4]P139點燃純凈的甲烷氣體，觀察火焰的顏色，燒杯的變化情況9實驗步驟實驗現(xiàn)象結(jié)論（1）點燃從導(dǎo)管放出的甲烷，在火焰的上方罩一個冷而干燥的燒杯甲烷燃燒，發(fā)出明亮藍(lán)色火焰，放出熱量，燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)水霧。甲烷燃燒生成水和二氧化碳（2）迅速把燒杯倒過來，向燒杯內(nèi)注入少量澄清石灰水，振蕩，觀察現(xiàn)象。澄清石灰水變渾濁將蘸有澄清石灰水的小燒杯罩在火焰上方點燃化學(xué)方程式：

CH4+2O2

= CO2

+

2H2OCO2+Ca(OH)2=

CaCO3↓+H2O2021甲烷具有可燃性（燃燒發(fā)出明亮藍(lán)色火焰）點燃CH4+2O2

=

2H2O+CO2注意：點燃甲烷前必須檢驗純度可燃性氣體氫氣(H2)一氧化碳(CO)甲烷(CH4)在空氣中燃燒火焰顏色淡藍(lán)色藍(lán)色藍(lán)色燃燒產(chǎn)物水H2O二氧化碳CO2二氧化碳和水辨別三大可燃性氣體，不能看火焰顏色(肉眼難以識別)，要看燃燒產(chǎn)物！課本P139

典P73甲烷是最重要的礦物燃料，我國是最早利用天然氣的國家，在明朝就有記載。天然氣、沼氣、瓦斯、坑氣的主要成份：甲烷（CH4)2223化石燃料要經(jīng)過數(shù)百萬年才能形成，是不可再的生能源，人類目前大量開采，將使化石燃料最終被耗盡。因此人類應(yīng)該考慮如何合理利用化石燃料。問題：化石燃料是不是取之不盡的？24我國化石燃料資源分布狀況25分布不平衡煤炭資源主要分布在山西、內(nèi)蒙古、河北、山東等地。石油資源主要分布在東北、華北、新疆等地。天然氣60%分布在我國的中西部地區(qū)（新疆、四川）。西氣東輸—將天然氣從新疆輸送至上海基礎(chǔ)儲量年產(chǎn)量使用年限石油28.33億噸1.89億噸約14.9年天然氣32124億立方米851.7億立方米約37.7年煤3261億噸30.5億噸約106.9年26算一算，你能得出什么結(jié)論？下表是我國2009年化石燃料儲量及年產(chǎn)量：（1）請計算大約多少年后我國的石油和天然氣將被耗盡，并填入表中：（2）請你將計算的結(jié)果在下列圖上畫出：2728目前，人類通過化學(xué)反應(yīng)獲得的能量，大多來

自于化石燃料，由于資源有限，因此要控制燃

燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒，提高燃料的利用率。氧氣不充足時，燃料中的碳不能充分燃燒，產(chǎn)生黑煙，并生成一氧化碳等物質(zhì)，使燃料燃燒的利用率降低，浪費資源，且污染空氣。使燃料充分燃燒通?？紤]兩點：燃燒時要有足夠多的空氣燃料與空氣要有足夠大的接觸面如果能有效提高煤等化石燃料的燃燒利用率，就相當(dāng)于延長了化石能源的使用期限。海底埋藏著大量可燃燒的“冰”—“可燃冰”，其中主要含有甲烷水合物，成為未來新能源，但在開采技術(shù)上還存在著困難。2930可燃冰燃燒圖可燃冰的學(xué)名為“天然氣水合物”，是天然氣在0℃和30個大氣壓的作用下結(jié)晶而成的“冰塊”?！氨鶋K”里甲烷占80%99.9%，可直接點燃，燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何殘渣，污染比煤、石油、天然氣都要小得多。西方

學(xué)者稱其為“21世紀(jì)能源”或

“未來能源”。311立方米這種可燃冰燃燒，相當(dāng)于164立方米的天然氣燃燒所產(chǎn)生的熱值。據(jù)粗略估算，在地殼淺部，可燃冰儲層中所含的有機(jī)碳總量，大約是全球石油、天然氣和煤等化石燃料含碳量的兩倍，海底可燃冰的儲量夠人類使用1000年據(jù)專家估計，全世界石油總儲量在2700億噸到6500億噸之間。按照目前的消耗速度，再有50－60年，全世界的石油資源將消耗殆盡。可燃冰的發(fā)現(xiàn)，讓陷入能源危機(jī)的人類看到新希望。32然而要從海底將這些東西發(fā)掘出來，卻并

非易事?？茖W(xué)家們認(rèn)為，這種礦藏哪怕受到最

小的破壞，甚至是自然的破壞，就足以導(dǎo)致甲烷氣的大量散失，從而使大氣中的溫室氣體含

量急劇增加，它所產(chǎn)生的后果將是不堪設(shè)想的。世紀(jì)之交，在一座新能源的寶庫面前，人們不

得不審慎從事——誰能肯定它不是潘多拉的盒

子？萬一打開了就關(guān)不上了呢？三、使用燃料對環(huán)境的影響1、燃料的使用，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，給人們生活帶來了很多便利。但是，在利用化石燃料造福人類的同時，也帶來了一些問題，如對環(huán)境造成的不良影響、造成資源枯竭等?；剂先紵斐煽諝馕廴荆饕幸韵聨追矫嬖颍喝剂现械囊恍╇s質(zhì)如硫等燃燒時，產(chǎn)生空氣污染物如二氧化硫等燃料燃燒不充分，產(chǎn)生一氧化碳等未燃燒的碳?xì)浠衔锛疤苛?、塵粒等排放到空氣中形成浮塵。33煤燃燒時排放出二氧化硫(SO2)、二氧化氮

(NO2)等污染物。這些氣體或氣體在空氣中發(fā)生反應(yīng)后的生成物溶于雨水，會形成酸雨。SO2NO2酸雨34防治酸雨：使用脫硫煤；用天然氣替代煤酸雨危害：腐蝕建筑物、使土壤酸化、破壞森林煤的燃燒碳元素硫元素氮元素CO

有毒氣體CO2

溫室效應(yīng)SO2NO2酸雨煤燃燒時生成的SO2和NO2溶于雨水形成酸雨工廠排出的煙塵污染空氣37圖7-35

森林受到酸雨破壞河流嚴(yán)重污染，死魚隨處漂流39圖7-36雕像受到酸雨腐蝕1908年1968年2、汽車用燃料的燃燒40汽油或柴油燃燒后尾氣的污染物有：一氧化碳CO

、未燃燒的碳?xì)浠衔?、氮的氧化物（如NO、NO2等）、含鉛化合物和煙塵等歸納總結(jié)：煤和石油等化石燃料燃燒造成對空氣的污染，主要有哪些方面？1、燃料中一些雜質(zhì)（如S、N等）燃燒時，產(chǎn)生空氣污染物（如SO2、NO2、NO）；2、燃料燃燒不充分，產(chǎn)生CO；3、未燃燒的碳?xì)浠衔锛疤剂?、塵粒等粉塵排放到空氣中。41為了減少汽車尾氣對環(huán)境的污染，目前在燃料和汽車制造技術(shù)方面采取的措施：421、改用壓縮天然氣(CNG)或液化石油氣(LPG)作燃料，以減少對空氣的污染2、改進(jìn)發(fā)動機(jī)燃燒方式，使汽油充分燃燒；3、使用催化凈化裝置，使有害氣體轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)4、使用無鉛汽油，禁止含鉛物質(zhì)排放；5、使用乙醇汽油43使用壓縮天然氣燃料的汽車44在汽油中加入適量乙醇作為汽車燃料（車用乙醇汽油），可適當(dāng)節(jié)省石油資源，并在一定程度上減少汽車尾氣的污染。45俗稱：酒精乙醇C

H

OH2

5C2H5OH+3O2

=

2CO2+3H2O乙醇可通過高梁、玉米和薯類等發(fā)酵、蒸餾而得到，屬于可再生能源。點燃乙醇在空氣中燃燒時放出大量的熱，可用作酒精燈、火鍋、內(nèi)燃機(jī)等的燃料?！熬G色”能源四、能源的利用和開發(fā)46氫氣物理性質(zhì)：無色無味，密度是所有氣體中最小，難溶于水。無毒、熱值高、燃燒產(chǎn)物是水，是理想的清潔、高能燃料（最清潔的燃料）47實驗室常用鋅粒與稀硫酸制取氫氣：Zn+H2SO4=ZnSO4

+H2

↑固液不加熱實驗室制取氫氣的成本較高。48人類制取氫氣最理想的科學(xué)設(shè)想：找到某種催化劑，利用太陽光分解海水。目前，由于氫氣的制取技術(shù)成本高和儲存困難，作為燃料和化學(xué)電源暫時還未能廣泛應(yīng)用。氫氣的化學(xué)性質(zhì)491、可燃性（點燃前要驗純）點=燃2H2

+

O2

2H2O2、還原性H2

+

CuO

△

Cu

+

H2O現(xiàn)象：黑色粉末變成紅色，試管口有水珠生成CuO粉末碳還原氧化銅或氧化鐵50氫氣或一氧化碳還原氧化銅或氧化鐵開發(fā)其它清潔新能源P145太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕?、核能等風(fēng)力發(fā)電5152太陽能汽車－－TOYOTA53三大化石燃料煤：“工業(yè)的糧食”，是人類歷史上最古老的化石燃料54石油：“工業(yè)的血液”天然氣：地下自然形成的可燃性氣體，主要成分是甲烷（CH4)煤（C）、石油（C、H）和天然氣（C、H）都是混合物，都是不可再生的資源。煤的干餾把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使它分解的過程，叫煤的干餾。在煤分解的過程中，可以生成焦炭、煤焦油、粗氨水和焦?fàn)t氣等。