/高中化學(xué)主題3合理利用化學(xué)能源課題2家用燃料的更新1．了解固體煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的有害氣體及廢渣對(duì)環(huán)境的影響。(重點(diǎn))2．了解煤的氣化以及各種煤氣的化學(xué)成分和燃燒時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。(難點(diǎn))3．了解液化石油氣、天然氣、沼氣的主要化學(xué)成分及燃燒時(shí)發(fā)生的反應(yīng)。(重點(diǎn))歷史悠久的燃料——煤1.煤的組成2．煤的分類3．煤的應(yīng)用(1)以煤做家用燃料，一般是燒煤球或蜂窩煤，其主要成分有煤粉、黏土和水。(2)煤是人們?cè)谏a(chǎn)中使用的主要固體燃料，目前煤在我國(guó)仍為第一能源，約占能源總消耗量的，主要用于火力發(fā)電廠、鋼鐵冶煉廠、煤氣廠、煉焦廠等。4．以煤為燃料產(chǎn)生的危害及防治(1)產(chǎn)生大量的固體垃圾。(2)產(chǎn)生大量的CO2、煙塵以及SO2、CO、氮氧化物等有害氣體，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，燃燒含硫量高的煤，不僅容易引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病，還會(huì)形成酸雨污染環(huán)境。(3)防治與改進(jìn)：使用之前，對(duì)煤進(jìn)行處理，如煤制成煤水漿或向煤中加入石灰石等方法。5．以煤為原料制成的氣體燃料(1)煤的氣化定義：通過(guò)一定的方法使固體的煤變成氣體——煤氣的過(guò)程。(2)作用：將煤氣化后，其熱效率提高，并消除了固體垃圾和煙塵的污染。(3)將煤氣化，可以制成發(fā)生爐煤氣、水煤氣、干餾煤氣等。①發(fā)生爐煤氣產(chǎn)生的反應(yīng)方程式2C＋O22CO。②水煤氣產(chǎn)生的化學(xué)方程式C＋H2O(g)CO＋H2。③煤的干餾：把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過(guò)程。干餾煤氣是煤干餾的產(chǎn)物之一，也叫焦?fàn)t氣，其成分有H2、CH4、C2H4、CO等。1．煤和碳有何區(qū)別？【提示】(1)碳是單質(zhì)，煤是混合物；(2)碳燃燒的最終產(chǎn)物只有CO2，煤燃燒的最終產(chǎn)物除CO2外，還有SO2、NOx。使用方便的燃料——液化石油氣1.成分：丙烷、丁烷，還有少量的丙烯、丁烯。2．液化石油氣主要成分燃燒的化學(xué)方程式：C3H8＋5O23CO2＋4H2O、2C4H10＋13O28CO2＋10H2O。2．生活中使用液化石油氣時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？【提示】液化石油氣燃燒需要大量空氣，空氣供應(yīng)不足，會(huì)造成燃燒不完全、發(fā)熱量少、冒黑煙，還產(chǎn)生有毒的CO氣體；當(dāng)氣溫較低或氣量較少時(shí)，不能用火烤氣罐底部或?qū)⒐薜怪眠^(guò)來(lái)使用；不能將氣罐中的殘留物倒入下水道或垃圾道中，否則會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。潔凈燃料——天然氣和沼氣1.天然氣(1)主要成分是甲烷。(2)天然氣燃燒的化學(xué)方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O。2．沼氣(1)成分：甲烷，還含有CO2及少量的H2、N2、H2S、CO、水蒸氣等。(2)用途：除了用于點(diǎn)燈、做飯、發(fā)電外，還可用做農(nóng)用汽車和拖拉機(jī)的燃料。3．燃燒液化石油氣的爐灶能否直接用來(lái)燃燒天然氣？【提示】不能。液化石油氣主要成分是丙烷、丁烷，天然氣主要成分為甲烷，燃燒時(shí)耗氧量不同。液化石油氣燃燒耗氧多，若改燒天然氣應(yīng)減少空氣進(jìn)量或加大天然氣進(jìn)量。以煤為原料制成的氣體燃料的比較【問(wèn)題導(dǎo)思】①以煤為原料可以制成幾種氣體燃料，在組成成分上有何共同點(diǎn)？②以煤為原料，獲取三種氣體燃料的方式有何不同？③煤氣化后的氣體燃料做能源物質(zhì)有何優(yōu)缺點(diǎn)？【提示】①以煤為原料可以制成發(fā)生爐煤氣、水煤氣、干餾煤氣三種氣體燃料，它們中都有CO。②煤或焦碳不完全燃燒可獲得發(fā)生爐煤氣；熾熱的煤或焦炭與水蒸氣反應(yīng)可獲得水煤氣；將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱可得干餾煤氣。③將煤氣化得到的氣體燃料燃燒優(yōu)點(diǎn)：a.潔凈無(wú)煙塵污染b．熱效率高，價(jià)格低c．使用方便缺點(diǎn)：a.易燃易爆、容易產(chǎn)生事故b．易引起人體中毒發(fā)生爐煤氣水煤氣干餾煤氣(焦?fàn)t氣)主要成分CO、N2CO、H2H2、CH4、C2H4、CO等獲取方式煤或焦炭不完全燃燒燒紅的煤或焦炭與水蒸氣反應(yīng)將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱反應(yīng)2C＋O2eq\o(=====,\s\up14(點(diǎn)燃))2COC＋2O(g)eq\o(=====,\s\up14(高溫))CO＋H2復(fù)雜反應(yīng)應(yīng)用冶金、化工及家用燃料合成氨的原料、氣體燃料化工原料氣、氣體燃料優(yōu)點(diǎn)①潔凈，燃燒不會(huì)產(chǎn)生煙塵污染②熱效率高、價(jià)格低廉③使用方便缺點(diǎn)①易燃易爆，容易發(fā)生事故②發(fā)生爐煤氣、水煤氣、干餾煤氣易引起人體中毒煤的干餾產(chǎn)物：1．固態(tài)物質(zhì)——焦炭。用途：冶金、制造電石。2．液態(tài)物質(zhì)煤焦油：芳香烴(苯的同系物、萘、蒽)、酚和瀝青等。粗氨水：氨和銨鹽。用途：可用作氮肥。3．氣態(tài)物質(zhì)——焦?fàn)t氣(H2、CH4、C2H4、CO等)。煤是一種重要的能源和化工原料，據(jù)有關(guān)知識(shí)回答下列問(wèn)題：(1)有關(guān)煤的下列敘述中不正確的是______(填序號(hào))。A．煤是由多種有機(jī)物組成的復(fù)雜混合物B．煤可以通過(guò)多種方式轉(zhuǎn)化成其他原料或燃料C．直接燃煤不僅利用率低而且存在環(huán)境污染D．通過(guò)煤的干餾可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦?fàn)t氣等產(chǎn)品E．煤是一種可再生能源(2)城市里使用的家用燃料，現(xiàn)在大多為煤氣和液化石油氣。煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣的混合氣，它由煤炭與水蒸氣反應(yīng)制得，故又稱水煤氣。①寫出制取水煤氣的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________________________。②“煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量與煤直接燃燒放出的熱量相等”，請(qǐng)列舉將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣作為燃料和煤直接燃燒相比的優(yōu)點(diǎn)___________________________________________________________。③水煤氣不僅是優(yōu)良的氣體燃料，也是重要的有機(jī)化工原料。CO和H2在一定條件下可以合成：a.甲醇b．甲醛c．甲酸d．乙酸。試分析當(dāng)CO和H2按1∶1的體積比混合反應(yīng)，合成上述________(填序號(hào))物質(zhì)時(shí)，可以滿足“綠色化學(xué)”的要求，完全利用原料中的原子，實(shí)現(xiàn)零排放。【解析】(1)煤是千萬(wàn)年前由植物遺體形成的不可再生能源，是由多種無(wú)機(jī)物和有機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，直接燃燒煤不僅能源利用率低，而且會(huì)產(chǎn)生大量固體廢棄物和大氣污染物，而綜合利用可得到多種化工產(chǎn)品及清潔燃料，故A、E敘述錯(cuò)誤。(2)水煤氣制備：C＋H2O(g)CO＋H2，生成的CO和H2既可以作為化工原料，也可用做減少污染的清潔燃料，且燃燒充分，便于運(yùn)輸，可使用管道輸送。CO和H2按1∶1反應(yīng)合成物質(zhì)時(shí)，可達(dá)到零排放，符合“綠色化學(xué)”的要求，則合成的物質(zhì)的最簡(jiǎn)式應(yīng)滿足CH2O，則b、d符合。【答案】(1)AE(2)①C＋H2O(g)CO＋H2②減少污染，燃燒充分，方便運(yùn)輸③bd“綠色化學(xué)”要求原料中的原子都轉(zhuǎn)移到目標(biāo)產(chǎn)物中，也就是原子利用率為100%，即原子經(jīng)濟(jì)性。1．下列敘述不正確的是()A．煤的氣化是將固體煤在一定條件下轉(zhuǎn)化為氣態(tài)煤的過(guò)程B．煤氣化的本質(zhì)是發(fā)生了化學(xué)變化C．煤經(jīng)氣化加工可提高煤的熱效率，還可以減少煤燃燒對(duì)環(huán)境的污染D．煤氣化途徑有多種，所得煤氣的成分也各不相同【解析】煤氣化是通過(guò)一定的方法使固體煤變?yōu)槊簹獾倪^(guò)程。煤氣不同于煤，故煤氣化產(chǎn)生了新物質(zhì)，是化學(xué)變化。煤的氣化途徑有多種，所得煤氣的成分也各不相同。煤氣化后變成氣體，點(diǎn)燃時(shí)燃燒充分，減少了CO的生成，提高了熱效率，也減輕了CO對(duì)環(huán)境的污染?！敬鸢浮緼液化石油氣和天然氣、沼氣的使用【問(wèn)題導(dǎo)思】①液化石油氣、天然氣、沼氣的主要成分是什么？它們的最主要用途是什么？②液化石油氣和沼氣是怎樣獲取的？沼氣做為能源物質(zhì)、有何優(yōu)點(diǎn)？【提示】①液化石油氣的成分是丙烷、丁烷及少量的丙烯和丁烯。天然氣和沼氣的主要成分都是CH4。它們的最主要用途是做燃料。②液化石油氣是通過(guò)給丙烷、丁烷等氣體增壓使之變?yōu)橐后w而獲取的，沼氣是工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢渣、廢液經(jīng)無(wú)氧發(fā)酵而獲取的。沼氣做為能源物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是熱值高且可改善農(nóng)村衛(wèi)生狀況。1．液化石油氣(1)成分：丙烷、丁烷以及少量的丙烯和丁烯。(2)制備：利用丙烷、丁烷的性質(zhì)，增加壓力就能將其變?yōu)橐后w。(3)燃料的燃燒：C3H8＋5O23CO2＋4H2O；C4H10＋O24CO2＋5H2O2．天然氣和沼氣在當(dāng)今已開(kāi)發(fā)和利用的燃料中，最潔凈的是天然氣和沼氣。(1)天然氣：CH4＋2O2CO2＋2H2O(2)沼氣：①沼氣的主要成分是甲烷，還含有二氧化碳及少量的氫氣、氮?dú)?、硫化氫、一氧化碳、水蒸氣等。②沼氣的?yōu)點(diǎn)和用途a．沼氣發(fā)熱值較高，除了用于點(diǎn)燈、做飯、發(fā)電外，還可用做農(nóng)田汽車和拖拉機(jī)的燃料。b．使用沼氣作為家用燃料，可大大改善農(nóng)村衛(wèi)生、生活環(huán)境。③沼氣的生產(chǎn)生產(chǎn)沼氣的原料來(lái)源廣泛，主要有人畜糞便、動(dòng)植物遺體、工農(nóng)業(yè)有機(jī)物廢渣和廢液等。它們?cè)谝欢囟?、濕度、酸度和缺氧的條件下，經(jīng)厭氧微生物的發(fā)酵作用即可生產(chǎn)出沼氣。(1)家用液化石油氣的主要成分之一是丙烷，若一瓶液化氣瓶中裝有15kg液化氣且全部是丙烷，試寫出其完全燃燒時(shí)的化學(xué)方程式，并計(jì)算完全燃燒所需要的空氣體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)(氧氣占空氣體積的21%)。(2)已知有如下反應(yīng)：2CO＋O22CO2,2H2＋O22H2O，CH4＋2O2CO2＋2H2O①根據(jù)以上化學(xué)方程式判斷：燃燒相同體積的管道煤氣(主要成分為CO、H2和少量烴類)和天然氣(主要成分為CH4)，消耗空氣體積較大的是________，因此燃燒管道煤氣的灶具如需改燒天然氣，灶具的改造方法是進(jìn)風(fēng)口________(填“增大”或“減小”)，如不作改進(jìn)可能產(chǎn)生的不良結(jié)果是________。②管道煤氣中含有的烴類，除甲烷外，還有少量乙烷、丙烷、丁烷等，它們的某些性質(zhì)見(jiàn)表：乙烷丙烷丁烷熔點(diǎn)/℃－183.3－189.7－138.4沸點(diǎn)/℃－88.6－42.1－0.5試解釋嚴(yán)寒的冬季有時(shí)管道煤氣火焰很小，并且呈斷續(xù)狀態(tài)的原因：______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)沼氣的應(yīng)用解決了農(nóng)村的燃料問(wèn)題，也改善了農(nóng)村的環(huán)境衛(wèi)生。①沼氣燃燒的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________。②下列說(shuō)法正確的是(填序號(hào))________。a．把秸稈、雜草等廢棄物放在密閉池中發(fā)酵可以產(chǎn)生沼氣b．沼氣的應(yīng)用對(duì)解決農(nóng)村燃料問(wèn)題、改善環(huán)境有重要意義c．沼氣的主要成分是甲烷d．點(diǎn)燃沼氣與空氣的混合氣體可能發(fā)生爆炸【解析】(1)C3H8＋5O23CO2＋4H2O1mol112LVV(O2)＝3.82×104L氧氣占空氣體積的21%，則V(空氣)＝1.82×105L。(2)由方程式可知CO、H2的耗氧量小于等體積的CH4的耗氧量，故改造時(shí)應(yīng)增加空氣進(jìn)氣量，否則燃燒不完全易產(chǎn)生大量黑煙。由題目提供的熔沸點(diǎn)可知丁烷沸點(diǎn)高、易液化，造成氣體量減少。(3)①沼氣的主要成分是CH4，其燃燒方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O。②由沼氣的制備、成分及意義即可作答?！敬鸢浮?1)C3H8＋5O23CO2＋4H2O1.82×105L(2)①天然氣增大燃燒不充分產(chǎn)生黑煙②冬天氣溫低，丁烷等容易液化(3)①CH4＋2O2CO2＋2H2O②abcd2．天然氣的主要成分CH4是一種會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體，等物質(zhì)的量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)前者大。下列是有關(guān)天然氣的幾種敘述：①天然氣與煤相比較，天然氣是較潔凈的能源；②等質(zhì)量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)也是前者大；③燃燒天然氣也是酸雨的成因之一。其中正確的是()A．只有① B．只有②C．①② D．①②③【解析】等質(zhì)量的CH4和CO2，CH4的物質(zhì)的量大，產(chǎn)生的CO2多，故溫室效應(yīng)大；燃燒天然氣不會(huì)產(chǎn)生酸雨。【答案】C1．有關(guān)水煤氣和干餾煤氣的成分說(shuō)法正確的是()A．含有完全相同的成分B．成分雖然不同，但都有CH4C．成分不同，水煤氣含有CH4D．成分不同，水煤氣為CO和H2，干餾煤氣主要成分為H2、CO、C2H4、CH4【解析】水煤氣是燒紅的煤與水蒸氣反應(yīng)得到的氣體混合物，C＋H2OCO＋H2，主要成分為CO和H2。干餾煤氣是煤干餾過(guò)程中產(chǎn)生的氣體物質(zhì)，主要成分為H2、CH4、C2H4、CO等?！敬鸢浮緿2．下列說(shuō)法中正確的是()A．煤是純凈物B．煤燃燒時(shí)，產(chǎn)生大量的二氧化硫、氮氧化物和煙塵等污染物C．煤是以單質(zhì)碳為主的簡(jiǎn)單混合物D．以煤為主要原料，可以加工成高級(jí)液化石油氣【解析】煤是由多種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，煤燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的污染物，生產(chǎn)高級(jí)液化石油氣的原料是石油而不是煤?！敬鸢浮緽3．我國(guó)做為發(fā)展家，首先提出了控制溫室氣體排放的措施和近期指標(biāo)，充分體現(xiàn)了“善待地球，科學(xué)發(fā)展”的主題。下列不符合這一主題的是()A．發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)B．加高工廠的煙囪，使煙塵和廢氣遠(yuǎn)離地表，減少污染C．減少或不使用對(duì)大氣臭氧層起破壞作用的氟氯烴D．采用“綠色化學(xué)”工藝，建立環(huán)境友好型化工體系【解析】B項(xiàng)，加高工廠的煙囪，不能消除煙塵和廢氣，煙塵和廢氣仍在大氣中，故不符合“善待地球，科學(xué)發(fā)展”這一主題?！敬鸢浮緽4．下列敘述中錯(cuò)誤的是()①點(diǎn)燃甲烷不必進(jìn)行事先驗(yàn)純②甲烷燃燒能放出大量的熱，所以是一種很好的氣體燃料③煤礦的礦井要注意通風(fēng)和嚴(yán)禁煙火，以防爆炸事故發(fā)生④在空氣中