化石燃料及其利用

第三节化石燃料及其利用

知识梳理

1.当今社会的三大化石燃料为________、________和________。

答案：煤石油天然气

2.化石燃料是由远古时代动植物和其他生物的遗体，经几亿年时间，在地球内部的热量和压力作用下形成的，所以它属于________资源。(填“可再生”“不可再生”)

答案：不可再生

3.三大化石燃料的成分

(1)煤主要含_______元素，除此之外，还含有少量的______________等元素。它是复杂的混合物。

(2)石油主要含_______元素，除此之外，还含有少量的______________等元素。它也是复杂的混合物。

(3)天然气主要成分为______________气体。它也属于混合物。

答案：(1)碳硫、氮(2)碳、氢硫、氮(3)甲烷

4.化石燃料的燃烧

煤、石油、天然气都是由碳氢化合物组成的，碳元素燃烧生成______________，氢元素燃烧生成______________。

答案：CO2H2O

5.化石燃料的燃烧，造成对空气污染的原因

(1)燃料中某些元素如硫、氮等燃烧时，产生空气污染物有______________等。

(2)燃料燃烧不充分，产生有毒气体______________。

答案：(1) SO2、NO2(2)CO

6.化石燃料的综合利用

煤、石油、天然气不仅是重要的能源，还是重要的化工资源。试举出化石燃料综合利用的例子：

(1) ________________________________________________________。

(2) ________________________________________________________。

(3) ________________________________________________________。

答案：(1)用石油为原料生产塑料、橡胶、合成纤维等

(2)使煤在氧气不足的情况下发生不完全燃烧，从而转化为既可作燃料气，又可作化工原料的CO、CH4、H2等

(3)把煤隔绝空气加热，将煤分解为焦炭、煤焦油、焦炉气(含有CO、CH4、H2、CO2等)

疑难突破

如何判断石油的分馏、煤的焦化(干馏)、煤的气化分别属于物理变化还是化学变化？

剖析：(1)石油的分馏：在分馏塔内给石油加热，不同温度时分别由液体汽化出来，经冷凝分离，这种操作叫做分馏。原理是利用石油中各物质沸点的不同，让它们逐一汽化出来。

(2)煤的焦化(干馏)：把煤隔绝空气加热，将煤分解为焦炭、煤焦油、焦炉气(含有CO、CH4、H2、CO2等)的过程。此过程中生成了多种新物质。

(3)煤的气化：使煤在氧气不足的情况下发生不完全燃烧，从而转化为既可作燃料气，又可作化工原料的CO、CH4、H2等。此过程中也生成了多种新物质。

问题探究

问题据报道：2010年全国死于煤矿瓦斯爆炸的人数达3000多，如此大的数目让人触目惊心。安全重于一切，如何消除生产和生活中的不安全因素、学会不同恶劣环境下的逃生方法，显得尤为重要起来。当你遇到下述紧急情况时，你应当怎样做呢？

(1)发现家中煤气泄漏。

(2)进入久未开启的菜窖。

(3)进入煤矿坑道。

探究：(1)煤气主要成分为CO气体，CO有毒，主要表现在它能够结合人体内的血红蛋白，使人窒息死亡。另外，CO 气体具有可燃性，与空气混合均匀后，遇明火会发生爆炸。要打开家中的门窗进行通风，切忌开灯或打电话报警，开灯或打电话产生的静电火花可能会引起煤气爆炸。

(2)由于菜的呼吸作用，菜窖内氧气减少，二氧化碳气体增多，人贸然进入可能会因缺氧而导致窒息死亡。

(3)煤矿坑道内有瓦斯气体，瓦斯气体是甲烷和空气的混合气体。甲烷具有可燃性，与空气混合均匀后遇明火会发生爆炸。根据甲烷的性质和煤矿的密封性，通风是主要的。

典题精讲

例1 (2010天津中考) 某气体可能含有CO、CH4、H2、N2中的一种或两种。该气体在足量的氧气中充分燃烧后，将全部生成物依次通过浓硫酸和氢氧化钠溶液，发现浓硫酸和氢氧化钠溶液的质量都有增加，则该气体的成分不可能是( )

A.CH4

B.CO和N2

C.H2和CO

D.CO和H2

思路解析根据题中信息：“浓硫酸和氢氧化钠溶液的质量都有增加”，可断定该气体燃烧同时生成了H2O和CO2，又因碳元素完全燃烧生成二氧化碳，氢元素燃烧生成水，可知该气体中必须含有碳元素和氢元素。而氧元素无法判定因为氧气参与反应生成H2O。

答案：B

例2 阅读下面短文完成下列有关问题。

我们目前使用得最多的燃料是煤、石油、天然气，它们都是由古代动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逐渐形成的。因此，它们被称为化石燃料。这些燃料在地球上的蕴藏量是有限的，而且又都是经过亿万年才能形成的非再生能源，用一些就会少一些，最终会枯竭。上图是我国近年来能源总消费量与人均能源消费量。因此，如何来控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，这对节约能源非常重要。如果我们能把煤等燃料利用率提高一倍，就相当于将这些燃料的使用时间延长一倍。当今世界各国能源研究的前沿课题之一就是如何提高燃烧效率，节约能源。煤炭直接燃烧不仅产生大量烟尘，而且煤中所含的硫在燃烧时会生成SO2，这是导致酸雨形成的主要原因之一。因此，发展洁净煤技术、减少污染物的排放、提高煤炭利用率，正成为我国乃至国际上的又一项重要研究课题。

图4-+10

(1)要让煤充分燃烧，提高煤的燃烧效率，应采取的措施是______________________________。

(2)煤燃烧产生的主要污染物是________,如果煤不充分燃烧还会产生的污染物有__________。

(3)高效、清洁地利用煤的主要途径有________________________________________。

(4)二十一世纪，人类在研究开发新能源方面一定会取得重大突破，你认为无污染的能源有______________________________________________________________________。

思路解析能源问题是当今社会的热点问题，与之相关的还有环境问题。依题意，当今社会主要的能源依然是石油、煤和天然气，本题主要解答煤的充分燃烧和消除煤燃烧所引起的污染问题。煤的充分燃烧可由燃烧的条件和燃烧的现象等有关知识解释：一是燃烧时要有足够多的空气；二是燃料与空气要有足够大的接触面。煤的燃烧产物中烟尘和SO2是主要污染物，如果煤不完全燃烧，还会产生CO导致空气污染。为高效清洁地利用煤，目前采用的方法有：将煤气化，如将煤制成水煤气以提高利用率，或将煤进行脱硫处理以减少污染。

答案：(1)鼓入空气，将煤粉碎以增大与空气的接触面积

(2)SO2CO

(3)将煤制成水煤气；将煤进行脱硫处理

(4)氢能源、核能、地热能、潮汐能、水能、风能、太阳能等

例3 (2010黑龙江课改区) 当走过大庆油田时，你会发现长久都不会熄灭的巨大“火炬”，“火炬”产生的黑烟飘向空中。其实那是为处理在原油开采过程中释放的燃气而造成的。看到这一情景，你会想到什么？请从能源和环境两个角度谈谈你的观点。

图4-11

思路解析煤、石油、天然气是不可再生能源，其储量有限。目前，在石油开采过程中还存在巨大的能源浪费，大量