课题2 燃料的合理利用与开发

燃料的合理利用与开发
知识点一、燃料和热量
1.化石燃料
远古时代的动植物和其他生物遗体在地球内部热量和压力的作用下，经过几亿年的时间而形成的，是不可再生的能源，它们燃烧后能够提供某种形式的能量（热能、光能、电能等），其中煤、石油、天然气是重要的化石燃料。

（1）煤是由古代植物遗体埋在地层下，并在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的，是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物。

煤主要含有碳元素，此外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质（主要含有硅、铝、钙、铁等元素）。

（2）石油是由古代动植物遗体在地壳中经过非常复杂的变化而形成的一种粘稠状液体，通常显黑色或深棕色，不溶于水，密度比水的稍小。

石油主要含碳、氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素，且随着产地不同而不同。

石油也是混合物，没有固定的熔点和沸点。

（3）天然气一般是指在地下自然形成的可燃性的气体，它的主要成分是甲烷。

另外沼气、矿坑气（瓦斯）等的主要成分也是甲烷。

2.煤和石油的综合利用
（1）煤是我国主要的化石能源，被称为“工业的粮食”。

煤的综合利用主要有煤的汽化和煤的焦化。

①煤的汽化：煤在氧气不足的条件下发生不完全燃烧，转化为煤气，又可作化工原料。

主要产品有CO、CH4、H2等。

②煤的焦化：也称煤的干馏，是在隔绝空气的条件下加强热，使组成煤的物质发生分解反应。

主要产品及用途：焦炭用于金属冶炼、电极材料（占70％～80％）等；煤焦油是重要的化工原料（占2％～5％）；焦炉气主要含有CO、CO2、H2等，可作燃料，又是重要的化工原料（占10％～20％）。

（2）石油是复杂的混合物。

通过给石油加热，由于组成石油的各物质的沸点不同，它们就会被先后蒸馏出来，从而得到分离。

石油被称为“工业的血液”。

石油炼制的产品主要有：汽油、煤油和柴油。

液化石油气的主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯。

这些物质都是人们日常生活、生产和交通运输中的常用燃料。

3.化石燃料燃烧
（1）化石燃料通过燃烧以热能的形式给人们提供能量。

（2）化石燃料燃烧过程是化石燃料中的化学能转化为热能的过程。

（3）化石燃料燃烧的主要产物是二氧化碳和水。

人类通过化学反应获得的能量大多来自于化石燃料，而化石燃料的资源是有限的。

因此控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，对于节约能源非常重要。

4.化学反应中的能量变化
物质发生化学反应的同时，常常伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即有放热现象或吸热现象。

许多化学反应会放出热量，如：燃烧、镁和盐酸反应等。

相反有些化学反应
会吸收热量，如：碳与二氧化碳反应（C+CO22CO）要吸收热量。

【要点诠释】
1.煤、石油和天然气等化石燃料是不可再生的资源，面临被耗尽的危险，应合理开采、综合利用并节约使用。

使燃料充分燃烧，对于节约能源、减少环境污染非常重要。

2.使燃料充分燃烧通常考虑两点：一是燃烧时要有足够多的空气（或氧气）；二是燃料和空气（或氧气）要有足够大的接触面积。

如果空气（或氧气）不足或跟燃料接触面积太小，燃料就会不完全燃烧，不仅使产生的热量减少，浪费燃料，而且还会产生大量的一氧化碳等有害气体污染空气。

知识点二、化石燃料燃烧对环境的影响
1.化石燃料燃烧对环境的影响
（1）影响原因：化石燃料燃烧时会产生各种有害气体、固体废物等。

（2）煤和石油等化石燃料燃烧时污染因素的来源：
①燃料中的一些杂质如硫、氮等产生SO2、NO2等气体；
②燃料燃烧不充分，产生一氧化碳、碳氢化合物及碳粒等。

2.使用和开发新的燃料及能源
煤和石油等都是重要的化工原料，他们燃烧时会对空气造成污染，所以需要使用和开发清洁的燃料。

乙醇和氢气属于清洁能源。

C2H5OH+3O22CO2+3H2O 2H2+O22H2O
现代社会对能源的需求越来越大，化学反应提供的能量已经不能满足人类的需求。

目前，人们正在利用和开发其他新能源，如太阳能、核能、风能、地热和潮汐能等。

这些能源的利用，不但可以部分解决化石能源面临耗尽的问题，还可以减少对环境的污染。

【要点诠释】
1.氢能源是非常理想的能源，但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。

2.对于酸雨的认识要注意：不是“只要有二氧化硫、二氧化氮排放就会形成酸雨”，实际上酸雨是二氧化硫、二氧化氮在空气中和雨水作用而形成的，对酸雨的界定是pH要小于5.6。

【典型例题】
类型一、考查燃料与热量
1.天然气是城市居民日常生活中一种重要的燃料。

（1）天然气的主要成分是__________，其燃烧的化学方程式
为。

（2）天然气在第一次通过管道输送到用户时，必须先将管道内注满氮气。

填充氮气的目的是。

（3）天然气本身是一种无色无味的气体，但在使用时常在天然气中加入少量有特殊气味的乙硫醇。

加入乙硫醇的作用是________________________________________。

2.“减少污染、净化空气，还我一片蓝天”，已成为市民共同的心声。

（1）洁净的空气中含量较多的气体有氧气和（填化学式）；
（2）汽车燃料燃烧不充分时，会产生炭粒和有毒的（填化学式）气体，污染空气；（3）汽车使用压缩天然气（CNG）作燃料，会减少对空气的污染。

天然气所含主要成分
的化学式是。

压缩天然气（CNG）加气站必须悬挂，因为。

举一反三：
【变式1】下列关于煤、石油和天然气的说法错误的是（）
A. 在地球上的蕴藏量都是有限的
B.都是可再生能源
C. 都属于混合物
D.完全燃烧时都有二氧化碳生成
【变式2】乙醇汽油的使用，可以缓解石油危机。

所谓乙醇汽油是在汽油中加入适量乙醇混合而成的一种燃料。

(1)乙醇汽油属于_________(选填：“纯净物”或“混合物”)。

(2)从环境保护的角度看，下列燃料中最理想的是___________ (填写字母编号)。

A．氢气B．煤C．乙醇汽油D．煤气(主要含CO)
类型二、使用燃料对环境的影响与新能源
3.化石燃料燃烧产生大量CO2。

大气中CO2含量过高会导致温室效应等环境问题。

（1）天然气（主要成分为CH4）完成燃烧的化学方程式是。

（2）从下表数据分析，与煤相比，用天然气做燃料的优点是。

1g物质完全燃烧产生CO2的质量1g物质完全燃烧放出的热量
CH4 2.75g 56KJ
C 3.67g32KJ
4.汽车如果改用天然气作燃料，优点是_________________________。

汽车最理想的清洁燃料是氢气，氢气在空气中燃烧的化学方程式为_______________，但氢动力汽车目前还不能普及，原因是__________。

（答一点）
举一反三：
【变式】含硫煤燃烧排放到空气中的有毒气体主要是SO2,它遇雨水后形成酸雨降落到地面会带来很大危害。

（1）请举出两个方面的危害实例：
①____________________，②____________________。

（2）为减少环境污染，对工厂排放的废气可用氢氧化钠溶液吸收处理，其反应的化学方程式为：
________________________________________ 。