7.2燃料的合理利用与开发

燃料燃烧不充分时，不仅使燃料燃烧产生的热量减少，浪费资源，而且还会产生大量的CO等物质，污染大气。（1）如何做到使燃料充分燃烧呢？（2）充分燃烧的优点有哪些？（3）不充分燃烧的缺点有哪些？复习巩固：①燃烧时要有足够多的空气（或氧气）；②燃料要与空气要有足够大的接触面积。燃料充分燃烧，能节约能源、减少环境污染7.2燃料的合理利用与开发一.化学反应中的能量变化[实验7-3]在一支试管中加入一小匙干燥的生石灰，再加入2mL水，观察现象，并用手触摸试管外壁。现象手的感觉化学方程式生石灰和水剧烈反应，产生大量水蒸气，放热。热或烫手。CaO+H2O=Ca(OH)2结论：化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化。而能量的变化通常表现为热量的变化。其中，放出热量的为放热反应，吸收热量的为吸热反应。化学反应都伴随着能量变化，通常表现为热量变化1.所有的燃烧。2.金属和酸的反应二氧化碳和碳反应。放热反应吸热反应CH4+2O2===CO2+2H2OMg+2HCl===MgCl2+H2C+CO2===2CO放热吸热点燃高温化学反应中能量的变化通常表现为热量的变化生活燃料的使用：做饭、取暖等；炼钢烧砖发电开山炸石人类需要的大部分能量是由化学反应产生的生活燃料的使用：做饭、取暖等；还有发电、烧制陶瓷、冶炼金属和发射火箭；开山炸石和拆除危旧建筑；等等对于我们自身来说，维持体温和日常活动所需的能量，都与食物在体内发生的化学反应有关。目前人们通过化学反应获得的能量，大多来自于化石燃料，化石燃烧对于人类非常重要。二、化石燃料的利用生活中经常使用的燃料有煤、石油和天然气，我们常称它们为化石燃料。它们是不可再生能源植物或植物枯萎后植物等被埋于土中，经长期复杂变化形成煤。①煤的形成：煤也叫做煤炭，被喻为“工业的粮食”、“黑色的金子”②石油和天然气的形成石油又叫原油，被誉为“工业的血液”；天然气的主要成分是甲烷（CH4），是公认的当今世界最重要而又较洁净的气体燃料。煤是混合物，主要含碳元素，还含有氢元素和少量氮、硫、氧元素；燃烧产物为CO2、NO2、SO2等。1.煤和石油煤的干馏隔绝空气加强热煤焦炭煤干馏是化学变化煤气炼焦炉出焦煤焦油煤干馏后的综合利用，既可以充分利用煤的资源，还可以极大的减少污染。冶金工业重要原料化工原料燃料主要成分为：H2、CH4、CO、其他气体思考下列问题：1、煤是纯净物还是混合物？主要组成元素是什么？还含有哪些少量元素？2、煤完全燃烧的产物有哪些？4、煤气的主要成分有哪些？3、如何将煤综合利用？混合物碳元素氢、氮、硫、氧元素CO2H2ONO2SO2将煤隔绝空气加热，生成焦炭、煤焦油、煤气等。（煤干馏[化学变化]后的综合利用，既可以充分利用煤的资源，还可以极大的减少污染。）氢气H2甲烷CH4一氧化碳CO其他气体石油也是混合物，主要含碳、氢元素（少量氮、硫元素）；分馏产物燃烧产物为CO2、NO2、SO2等。石油(工业的血液)•从油井中开采出来的石油也叫原油，是一种粘稠状的液体。•石油中主要含有碳和氢两种元素。给石油加热，组成石油的各物质的沸点不同，它们就会被先后蒸馏出来而得到分离。物理变化⑴石油可以直接做燃料吗?⑵石油产品中有哪些是常用燃料?不可以，因为石油是混合物，里面有很多的杂质,导致石油的易燃度减低而且直接燃烧石油会产生很多的废气,污染环境如果把石油的原油提炼后会分解出多种产物如:汽油，煤油沥青，柴油等,可以充分利用。城镇的许多家庭做饭使用一种罐装“煤气”作为燃料，罐中所装的是液化石油气，这是石油化工的一种产品。液化石油气是经加压后压缩到钢瓶中的，瓶内压强是大气压强的7～8倍。煤气泄漏会造成什么危害？使用罐装液化石油气在安全上应注意什么？煤气的主要成分是一氧化碳，它是可燃性气体并且是有剧毒的气体，一旦泄漏，一方面可能引起火灾甚至爆炸事故，另一方面可使人中毒死亡，所以要谨防泄漏事故发生；灌装液化石油气(主要成分为丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等）是经加压后压缩在钢瓶中，由于这些气体都属于易燃易爆物，使用时一定要注意安全、轻拿轻放、放置在远离火源处、用毕要关紧阀门、防止泄漏、定期检查等，一旦泄漏要立即关闭阀门、打开门窗，切记产生火花，如开灯、碰撞电子打火装置等。（1）成分：天然气的主要成分是甲烷（CH4)（俗称沼气）2、天然气（2）a.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实验现象：①产生明亮的蓝色火焰;②烧杯内壁有水雾；③放出热量；④杯壁上澄清石灰水变浑浊。b.甲烷的化学性质——可燃性（点燃前先验纯）验证甲烷(CH4)的元素组成实验步骤实验现象结论1.点燃甲烷2.将干冷的小烧杯罩在甲烷燃烧的火焰上3.向罩过甲烷燃烧火焰的小烧杯中注入澄清的石灰水CH4+2O2==CO2+2H2O点燃◎实验探究记录：产生淡蓝色火焰烧杯内壁出现水珠甲烷具有可然性甲烷中含有氢元素甲烷中含有碳元素化学方程式澄清石灰水变浑浊甲烷的存在（1）甲烷还存在于池沼的底部（常称为沼气）（2）甲烷还存在于煤矿的坑道中。甲烷混在空气中达到一定程度时，遇火会发生爆炸。天然气、沼气把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，就可产生甲烷。人工能制取沼气吗？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.合理利用与开发石能源世界能源的主要来源天然气20%煤35%石油40%石油1.89亿吨探明储量量年产量天然气煤28.33亿吨32124亿立方米851.7亿立方米我国2009年化石燃料储量及年产量3261亿吨30.5亿吨煤20年40年60年80年100年天然气石油“可燃冰”白色形似冰雪能像固体酒精样直接点燃可燃冰在人们担心化石能源将被耗尽时，科学家发现海底埋藏着大量可燃烧的“冰”——“可燃冰”。可燃冰燃烧图可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80%～99.9%，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。西方学者称其为“21世纪能源”或“未来能源”。“可燃冰”能否替代化石燃料？使用“可燃冰”替代化石燃料有什么优点？还存在哪些问题？优点：能量高、燃烧值大、污染小缺点：如开采中甲烷泄漏到大气中，将造成严重的温室效应。煤气天然气液化石油气主要成分氢气H2甲烷CH4一氧化碳CO（有毒）甲烷CH4C4H10、C3H8C3H6、C4H8注意事项防止泄漏中毒防止泄漏爆炸防止泄漏爆炸防止泄漏爆炸1、点燃甲烷前，要先。2、写出甲烷燃烧的化学方程式：。3、请设计一个实验验证甲烷燃烧的产物。验纯CH4+2O2====CO2+2H2O①、点燃后，用一个干冷的小烧杯罩在火焰上方，如果烧杯壁有小水珠产生，则证明有水生成；②、迅速倒转烧杯，到入澄清石灰水，振荡，如果石灰水变浑浊，则证明有二氧化碳生成。点燃（4）实验室用固体无水醋酸钠和固体碱石灰，混合加热制甲烷。则下列装置中，可用于制甲烷的是（）BACDD（5）下列关于石油的叙述中不正确的是（）A、石油是一种化工产品B、石油是一种混合物C、可利用石油产品发电D、将石油分馏可得多种产品A（7）下列气体与空气混合后遇明火，可能发生爆炸的是（）A、氧气B、氢气C、甲烷D、二氧化碳（6）下列过程属于物理变化的是（）A、煤在隔绝空气的条件下加强热B、煤的形成C、石油的形成D、从石油里分馏出汽油等D（8）点燃某无色气体，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，烧杯内壁有水珠生成。把烧杯迅速倒转注入适量的澄清石灰水振荡，澄清石灰水变浑浊。该气体不可能是（）A．CH4B．CO和H2的混合气体C．H2D．酒精（C2H5OH）蒸气C9、下列说法中不正确是的（）A、煤、石油和天然气是不可再生的能源B、从石油中能分离出汽油、柴油、酒精等燃料C、煤的燃烧会造成环境污染D、沼气的应用可解决农村的燃料问题B10、下列变化属于化学变化的是（）A、煤隔绝空气加热变成焦炭等物质B、酒精挥发C、石油分馏得到汽油、柴油等物质D、锅炉爆炸A11、有关石油的叙述不正确的是（）A、汽油是纯净物B、石油是混合物C、石油可作化工原料生产许多产品D、石油的炼制是利用石油中各成分的沸点不同A三.使用燃料对环境的影响三十年前燃料燃烧对空气的影响1、煤的燃烧思考：煤中含哪些元素？碳元素硫元素氮元素CO有毒气体CO2温室效应SO2NO2酸雨思考：这些元素燃烧后生成哪些物质？酸雨的危害：影响作物生长、腐蚀金属材料、破坏大理石建筑、人体健康2、汽车用燃料的燃烧：1、尾气：2、改进措施：污染物：一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘减少汽车尾气对空气污染的措施有：•(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物质。•(3)使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。•(4)使用压缩天然气[CNG]或液化石油气[LPG]作燃料。使用压缩天然气燃料的汽车液化石油气汽车加气站小结：煤和石油等化石燃料燃烧造成对空气的污染，主要有哪些原因？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。我们离不开燃料，更需要清洁的环境！怎么办？开发新能源，实现人类可持续发展思想1、乙醇（酒精）C2H5OHC2H5OH+O2===CO2+H2O点燃323使用车用乙醇汽油的优点？①节省石油资源②减少汽车尾气的污染③促进农业生产乙醇汽油1、氢气H2实验室常用锌和稀硫酸反应来制取氢气Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑2H2+O2===2H2O点燃四、能源的利用和开发讨论1：回忆在第三单元做过的电解水的实验，写出电解水的化学方程式。讨论2：电解水和用锌与稀硫酸反应都可以得到氢气。如果将氢气作为燃料广泛使用，你认为这两种方法切实可行吗？为什么？2H2O2H2↑+O2↑通电不可行，由于氢气的制取成本高和贮存困难，作为燃料暂时还不能广泛使用。但人们正在研究，最终氢气会成为最主要的能源之一。利用不同形式的能量发电示意图氢蕴藏于浩瀚的海洋之中。海洋的总体积约为13.7亿立方千米，若把其中的氢提炼出来，约有1.4×10吨，所产生的热量是地球上矿物燃料的9000倍。氢是一种极为优越的新能源.17燃烧热值高每千克氢燃烧后能放出142.35千焦的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。清洁无污染燃烧的产物是水，对环境无任何污染资源丰富氢气可以由水分解制取，而水是地球上最为丰富的资源。适用范围广贮氢燃料电池既可用于汽车、飞机、宇宙飞船，又可用于其他场合供能。核燃料蕴藏有如此巨大的能量，所以越来越受到人们的重视能量释放2500吨煤燃烧1千克铀235裂化优点：污染小，储藏大，成本低，特别是释放能量大核能:由于核动力的燃料是核燃料，相比于煤或石油的优点是无空气污染，无漏油等问题。它的唯一缺点是存在放射性污染.地球接收的太阳能（一年）74万亿吨煤燃烧能量特点：极为丰富，又是清洁的、可再生的能源太阳表面温度高达6000℃，内部不断进行核反应，并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量。据估计，每三天太阳向地球辐射的能量，就相当于地球所有矿物燃料能量的总和。太阳能人类利用太阳能有三个途径：光能转化成热能、光能转化成电能、光能转化成化学能.用于风帆助航、风力提水、农副产品加工、风力发电、风力致热等风能是一种流动空气产生的动能全球风能被利用人类对能源的全部要求利用为牧区、海岛、哨所、高山气象站及偏远地区提供生活、生产用电风力发电的优越性可归纳为三点：第一，建造风力发电场的费用低廉，比水力发电厂、火力发电厂或核电站的建造费用低得多；第二，不需火力发电所需的煤、油等燃料或核电站所需的核材料即可产生电力，除常规保养外，没有其他任何消耗；第三，风力是一种洁净的自然能源，没有煤电、油电与核电所伴生的环境污染问题。国内最著名的风力发电场（简称风电场），是在新疆乌鲁木齐附近地热能：地球内部包含的热能，火山爆发、地震和温泉都是地热能的表现形式。地球内部放出（一小时）热量6000吨优质煤燃烧一般用于温室、育