高中化学主题3合理利用化学能源课题2家用燃料的更新学案鲁科版选修1

课题2 家用燃料的更新
学习目标：1.了解固体煤燃烧时产生的有害气体及废渣对环境的影响。

(重点)2.了解煤的气化以及各种煤气的化学成分和燃烧时发生的化学反应。

(难点)3.了解液化石油气、天然气、沼气的主要化学成分及燃烧时发生的反应。

(重点)
[自 主 预 习·探 新 知]
一、历史悠久的燃料——煤 1．煤的组成
煤⎩⎪⎨⎪
⎧
物质类型：有机化合物和无机物组成的复杂的混合物所含元素：主要含有碳元素，此外还含有少量的硫、磷、氢、氮、氧、硅、铝、钙、铁等元素
2．煤的分类
据含碳量多少⎩⎪⎨⎪⎧
无烟煤含碳95%
左右
烟煤含碳70%
～
褐煤含碳50%
～
泥煤含碳50%
～
3．煤的应用
(1)以煤做家用燃料，一般是烧煤球或蜂窝煤，其主要成分有煤粉、黏土和水。

(2)煤是人们在生产中使用的主要固体燃料，目前煤在我国仍为第一能源，约占能源总消耗量的3
4
，主要用于火力发电厂、钢铁冶炼厂、煤气厂、炼焦厂等。

4．以煤为燃料产生的危害及防治 (1)产生大量的固体垃圾。

(2)产生大量的CO 2、烟尘以及SO 2、CO 、氮氧化物等有害气体，对环境造成严重污染，燃烧含硫量高的煤，不仅容易引发呼吸系统疾病，还会形成酸雨污染环境。

(3)防治与改进：使用之前，对煤进行处理，如煤制成煤水浆或向煤中加入石灰石等方法。

5．以煤为原料制成的气体燃料
(1)煤的气化定义：通过一定的方法使固体的煤变成气体——煤气的过程。

(2)作用：将煤气化后，其热效率提高，并消除了固体垃圾和烟尘的污染。

(3)将煤气化，可以制成发生炉煤气、水煤气、干馏煤气等。

①发生炉煤气产生的反应方程式2C ＋O 2=====点燃
2CO 。

②水煤气产生的化学方程式C ＋H 2O(g)=====高温
CO ＋H 2。

③煤的干馏：把煤隔绝空气加强热使其分解的过程。

干馏煤气是煤干馏的产物之一，也叫焦炉气，其成分有H 2、CH 4、C 2H 4、CO 等。

二、使用方便的燃料——液化石油气
1．成分：丙烷、丁烷，还有少量的丙烯、丁烯。

2．液化石油气主要成分燃烧的化学方程式：C 3H 8＋5O 2――→点燃3CO 2＋4H 2O 、2C 4H 10＋13O 2――→点燃
8CO 2＋10H 2O 。

3．安全使用液化石油气
(1)供应足量空气，防止液化石油气燃烧不完全，发热少、冒黑烟，还会产生有毒的一氧化碳气体。

(2)不能用火烤气罐或将气罐倒置使用。

(3)不能将气罐中的残留物倒入下水道或垃圾道中。

三、洁净燃料—天然气和沼气 1．天然气
(1)主要成分是甲烷。

(2)天然气燃烧的化学方程式：CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O 。

2．沼气
(1)成分：甲烷，还含有CO 2及少量的H 2、N 2、H 2S 、CO 、水蒸气等。

(2)用途：除了用于点灯、做饭、发电外，还可用做农用汽车和拖拉机的燃料。

(3)来源：人畜粪便、动植物遗体、工农业有机废渣和废液以及城市生活垃圾中的有机物质等。

[基础自测]
1．判断对错(对的在括号内打√，错的在括号内打×) (1)煤和碳是同一种物质。

( ) (2)煤的气化属于物理变化。

( )
(3)燃烧天然气的炉灶可以直接用来燃烧液化石油气。

( ) (4)为了保护环境应推广清洁能源、新型能源。

( ) 【答案】 (1)× (2)× (3)× (4)√ 2．下列说法中正确的是( )
【导学号：72572102】
A ．煤是纯净物
B ．煤燃烧时，产生大量的二氧化硫、氮氧化物和烟尘等污染物
C ．煤是以单质碳为主的简单混合物
D ．以煤为主要原料，可以加工成高级液化石油气
B [煤是由多种有机物和无机物组成的复杂混合物，煤燃烧会产生大量的污染物，生产高级液化石油气的原料是石油而不是煤。

]
3．城市中许多家庭使用的罐装“煤气”，实际上是液化石油气，以下有关液化石油气的叙述不正确的是( )
A ．液化石油气是一种混合物，其主要成分是丙烷、丁烷
B ．液化石油气用完后，瓶内往往会残留一些液体，其成分是水
C ．液化石油气可用作燃料
D ．液化石油气燃烧需大量氧气
B [液化石油气的主要成分是丙烷和丁烷，还含有少量的丙烯和丁烯，它是一种使用方便的燃料，由“
C 3H 8＋5O 2――→点燃3CO 2＋4H 2O,2C 4H 10＋13O 2――→点燃8CO 2＋10H 2O”知，液化石油气燃烧需要大量的空气，液化石油气残留液是未挥发的烃类物质，而不是水。

]
[合 作 探 究·攻 重 难]
途径之一。

[思考交流]
1．以煤为原料可以制成几种气体燃料，在组成成分上有何共同点？
【提示】 以煤为原料可以制成发生炉煤气、水煤气、干馏煤气三种气体燃料，它们中都有CO 。

2．以煤为原料，获取三种气体燃料的方式有何不同？
【提示】 煤或焦炭不完全燃烧可获得发生炉煤气；炽热的煤或焦炭与水蒸气反应可获得水煤气；将煤隔绝空气加强热可得干馏煤气。

3．煤气化后的气体燃料做能源物质有何优缺点？
【提示】 将煤气化得到的气体燃料燃烧优点：①洁净无烟尘污染 ②热效率高，价格低 ③使用方便
缺点：①易燃易爆、容易产生事故 ②易引起人体中毒
[当 堂 达 标·固 双 基]
题组1 历史悠久的燃料——煤 1．下列叙述不正确的是( )
【导学号：72572103】
A ．煤的气化是将固体煤在一定条件下转化为气态煤的过程
B ．煤气化的本质是发生了化学变化
C ．煤经气化加工可提高煤的热效率，还可以减少煤燃烧对环境的污染
D ．煤气化途径有多种，所得煤气的成分也各不相同
A [煤气化是通过一定的方法使固体煤变为煤气的过程。

煤气不同于煤，故煤气化产生了新物质，是化学变化。

煤的气化途径有多种，所得煤气的成分也各不相同。

煤气化后变成气体，点燃时燃烧充分，减少了CO 的生成，提高了热效率，也减轻了CO 对环境的污染。

]
2．已知煤的部分结构模型如图所示：
(1)从煤的结构模型来看，煤是工业上获得________烃的重要来源。

(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的。

从煤的结构模型来看，在提供热量的同时产生大量的__________等气体物质，造成严重的大气污染。

(3)为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值，煤资源的综合利用方法还有________、________、________等。

【解析】 (1)煤结构中含有较多的苯环，隔绝空气给煤加强热可以使它分解，从而获得芳香烃。

(2)煤结构中含有S和N，所以直接燃烧煤能产生SO2和氮氧化物，污染环境。

(3)煤的干馏、气化和液化是提高煤的利用价值的常用方法。

【答案】(1)芳香(2)二氧化硫、氮氧化物
(3)煤的干馏气化液化
煤的干馏产物：
1．固态物质——焦炭。

用途：冶金、制造电石。

2．液态物质
煤焦油：芳香烃(苯的同系物、萘、蒽)、酚和沥青等。

粗氨水：氨和铵盐。

用途：可用作氮肥。

3．气态物质——焦炉气(H2、CH4、C2H4、CO等)。

题组2 液化石油气、天然气、沼气
3．液化石油气作为燃料，已普遍进入城市家庭，它是含有下列物质的混合物，在常压下，这些物质的沸点如下表所示：
【导学号：72572104】
( )
A．乙烷、丙烷和丁烷
B．乙烷和丙烷
C．只有乙烷
D．戊烷和己烷
D[最终剩下的是常温常压下为液态的物质，由表中数据可知，乙烷、丙烷、丁烷常温下为气体，戊烷、己烷常温下为液体，故选D项。

]
4．沼气的生产是构建生态农业的一个典型范例。

【导学号：72572105】
(1)沼气除了可以用来点灯、做饭、发电、做农用汽车和拖拉机燃料外，池中的残渣还可以用来做________。

A．化工原料B．有机肥料
C．固体燃料D．无用废渣
(2)沼气燃烧的化学方程式为：
______________________________________________________________ ______________________________________________________________。

(3)下列说法正确的是________(填序号)。

①把秸秆、杂草等废弃物放在密闭池中发酵可以产生沼气 ②沼气的应用对解决农村燃料问题、改善环境有重要意义 ③沼气的主要成分是甲烷
④点燃沼气与空气的混合气体可能发生爆炸
【解析】 (1)生产沼气的原料主要有人畜粪便、动植物遗体、有机废渣和废液等。

(2)有机物烃燃烧的通式为：C x H y ＋(x ＋y /4)O 2――→点燃
x CO 2＋y /2H 2O ，根据元素守恒：碳燃烧生成二氧化碳，氢燃烧生成水。

(3)熟悉沼气的制备、组成意义即可回答。

【答案】 (1)B
(2)CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O (3)①②③④。