课题2燃料和热量讲解

课题2
燃料和热量
双基导学
1.化石燃料是由古代动植物埋在地层下，经过漫长的、一系列非常复杂的变化而逐渐形成的。

三大化石燃料有煤、石油、天然气。

2.三大化石燃料的比较
煤石油天燃气
所含元素
主要 C C、H C、H
次要H、N、S、O、Si等S、O、N等O、S、N等
所含物质及所属类别复杂有机物和无机
物的混合物
多种有机物的混合物
主要成分是甲烷
（CH4）。

混合物
燃烧产物
主要CO2CO2、H2O CO2、H2O
次要CO、SO2、NO x CO、SO2、NO x CO、SO2、NO x
工业加工的方法及主要产品方法：隔绝空气加强
热——干馏或炼焦。

产品：焦炭、煤焦油、
焦炉煤气
方法：蒸馏。

产品：石油气、溶剂油、
汽油、航空煤油、柴油、
润滑油、石蜡、沥青等
用途重要的燃料
说明：天然气的主要成份是甲烷（CH4），俗称沼气。

甲烷的性质
（1）物理性质：甲烷是一种无色无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。

（2）化学性质：可燃性（在点燃甲烷之前一定要验纯，否则可能发生爆炸），甲烷在氧气中燃烧的化学方程式为
3．化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化,通常表现为热量的变化。

（1）放热反应：化学上把有热量放出的化学反应叫做放热反应。

（2）吸热反应：化学上把有热量吸收的化学反应叫做吸热反应例题解析
【例1】点燃下列混合气体一定不会爆炸的是（）
A.氢气和氧气
B.甲烷和空气
C.氦气和氧气
D.氮气和空气
【点拨】氦气是稀有气体，化学性质稳定，氮气的性质也稳定，不和氧气反应。

【解答】C、D
【反思】具有可燃性的气体与氧气或空气混合时有可能发生爆炸。

【例2】46g酒精在空气中完全燃烧生成88g二氧化碳和54g水，根据计算确定酒精的组成。

【点拨】本题从定量的角度，通过计算确定可燃物（酒精）的组成元素。

【解答】
【反思】解题的关键是依据质量守恒定律，在化学反应前后各元素是守恒的。

【例3】现已探明，我国南海海底有极其丰富的甲烷资源。

据报道，这些蕴藏在海底的甲烷在高压下会形成像冰一样的甲烷水合物（CH4·nH2O），它又称“可燃冰”。

则
（1）甲烷水合物属于_____________（填“混合物”“纯净物”）
（2）已知1m3“可燃冰”（其密度为1.76╳103kg/m3）可释放出标准状况下164m3的甲烷气体（甲烷气体的密度为1.07╳103kg/m3）和一定量的水，那么n=_________________；（1）用“可燃冰”作燃料，你认为有哪些优点？
【点拨】根据CH4·nH2O———CH4
16+18n 16
1╳1.76╳103 1.07╳103╳164
(16+18n)：16=1.76╳103：1.07╳103╳164
∴ n=8
【解答】（1）纯净物（2）8
（3）节约能源或开发新能源；减少环境污染；运输方便，成本低。

【反思】本题主要是根据物质之间的质量比求算。

【例4】现有氧气、氢气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氮气和空气七种气体，如何加以鉴别？
【点拨】根据这些气体的不同性质加以鉴别。

【解答】
【反思】解该题的关键是抓住各种气体性质的独特性
．．．，或者是不同的气体虽然有相同的化学性质，但反应后产物不同，同样可以加以鉴别。

如氧气的助燃性；氢气、一氧化碳及甲烷虽然都具有可燃性，但根据它们在氧气中完全燃烧后产物的不同加以鉴别；氮气和二氧化碳虽都可灭火，但氮气不能使澄清的石灰水变浑浊。

【例5】已知硫酸铜是白色粉末，遇到少量水可转化为蓝色晶体，在实验室里常用硫酸铜检验是否有少量水的存在，又知某气体X是由氢气、甲烷、一氧化碳中的一种或几种组合而成，为了验证该气体的成分，现设计了如图所示的装置进行实验。

（1）若甲装置中氧化铜由黑色变成红色，乙装置中硫酸铜不变色，丙装置中石灰水变浑浊，则气体X中一定有__________，一定没有___________，可能有_____________。

（2）若甲装置中氧化铜由黑色变成红色，乙装置中硫酸铜变成蓝色，丙装置中石灰水无变化，则气体X中一定有__________，一定没有___________，可能有_____________。

（3）若甲装置中氧化铜由黑色变成红色，乙装置中硫酸铜变成蓝色，丙装置中石灰水变浑
浊，则气体X中一定有__________，可能有_____________。

（4）试写出实验中可能发生的化学反应方程式___________________________________。

【点拨】三种气体中，有还原性的气体中有氢气和一氧化碳，氢气与氧化铜反应后生成金属铜和水，通过硫酸铜颜色的变化来判断是否有水生成，从而断定原未知气体中是否存在氢气；一氧化碳与氧化铜反应生成金属铜和二氧化碳，通过通入澄清的石灰水，看石灰水的变化，来判断是否有二氧化碳生成，从而断定原未知气体中是否存在一氧化碳；至于甲烷，因为它没有还原性，不与氧化铜反应，所以它就成了可能有的气体。

【解答】（1）CO；H2；CH4；(2)H2；CO；CH4（3）H2和CO；CH4
（4）CO+CuO Cu+CO2
H2+CuO Cu+H2O
Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
2CO+O22CO2
2H2+O22H2O
CH4+2O2CO2+2H2O
【反思】解本题要清楚以下几方面内容：（1）甲烷没有还原性，一氧化碳和氢气具有还原性；（2）氢气还原氧化铜的产物是铜和水，一氧化碳还原氧化铜的产物是铜和二氧化碳，根据它们产物不同去判断；（3）验水常常使用无水硫酸铜，验二氧化碳常常使用澄清的石灰水。

只要清楚以上内容，此题很容易解决。

【例6】某同学要用如图所示装置对金属铝与稀盐酸反应时能量变化进行探究。

已知金属铝与盐酸反应生成氯化铝和一种可燃性气体，请回答下列问题：
（1）如何检验此装置的气密性______________________________________
（2）写出铝与盐酸反应的化学方程式______________________________________。

（3）该同学要通过U形管中水银柱液面升降情况来判断铝与盐酸反应的能量变化情况，它的做法正确吗？为什么？请说出你的理由。

【点拨】检查装置的气密性必须是一个封闭体系，所以先往瓶内装入水
浸没长颈漏斗下端的管口，先检查装置的气密性。

金属铝和盐酸的反应
是置换反应，生成氢气和氯化铝，由于有气体生成，气体会使瓶内压强
增加，所以不能根据液面的变化来判断反应过程中能量的变化。

【解答】（1）向广口瓶内注入水，使长颈漏斗下端刚好浸入液体内，连好装置用手握住广口瓶的外壁，看U形管内液面是否产生液面差；（2）2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑；(3)不正确。

因为反应中有气体生成，能造成瓶内压强增大，使U形管内液面发生变化。

用手触摸瓶壁或用温度计测量。

【反思】此题不能忽略气体压强的变化对瓶内液面的影响。

【例7】有一纯净的气体X，可能是氢气、甲烷、一氧化碳中的一种，现将该气体燃烧后的产物通入下图所示的装置甲、乙来进行验证。

试将分析结论填在下表空格中。

质量变化
甲乙X
增重不变①
不变增重②
增重增重③
【点拨】①甲增重，乙质量不变，说明该气体燃烧的生成物中有水生成而没有二氧化碳，因此气体X是氢气；②甲质量不变而乙质量增加，说明该气体燃烧后生成了二氧化碳，没生成水；该气体是CO ；③甲、乙质量都增加，说明该气体燃烧后既生成水又生成二氧化碳。

该气体是CH4。

【解答】①H2②CO ③CH4
【反思】本题如果将原题改成“有一气体X，可能是氢气、一氧化碳、甲烷中的一种或几种组成……”此题更具有综合性，它的答案将是①H2②CO ③CH4；H2、CO；CO、CH4；H2、CH4；H2、CO、CH4。

拓展训练
一。

选择题（每题只有1个正确答案）
1．下列各选项中，不属于化石燃料的是（）
A．木炭 B．石油 C．煤 D．天然气
2．下列各选项中，属于混合物的是（）
A．煤 B．天然气 C．甲烷 D．酒精
3．被称为“工业粮食”的是（）
A．石油 B．天然气 C．木炭 D．煤
4．下列各选项中，不属于石油制品的是（）
A．汽油B．柴油C．煤焦油D．沥青
5．一氧化碳造成大气污染是因为它有（）
A．剧毒性B．可燃性C．溶于水有强腐蚀性D．能发生氧化反应
6．下列各组物质中，主要成分不同的是（）
A．天然气和沼气B．大理石和石灰石C．氧气和臭氧D．冰和水
7．石油中主要含的元素是（）
A．碳、氧 B．硫、氮 C．碳、氢 D．铝、铁
8．人们在工作、生活中，为了防止事故，常采用一些安全措施，下列措施安全的是（）A．发生煤气泄漏，立即关闭阀门，打开门窗通风B．掏空沼气池前进行灯火实验C．点燃木条检查液化石油气是否泄漏D．到小煤窑里挖煤用火把照明
9．下列物质中，不含有碳元素的是（）
A．石油 B．煤油 C．天然气 D．生石灰
10．下列各组气体燃烧后只生成CO2的是（）
A．H2B．CO C．CH4D．H2和CO
11．下列物质的使用，能减轻污染的是（）
①无铅汽油②无氟制冷剂③无磷洗衣粉④脱硫煤
A．①②B．②③④C．①②③④D．①②③
12．国家决定推广使用乙醇汽油，所谓乙醇汽油就是在汽油中放入适量的乙醇混合而成的一种燃料。

下列叙述错误的是（）
A．乙醇汽油是一种新型化合物
B．由石油可以制得汽油
C．使用乙醇汽油会减少SO2、NO2等有害气体的排放
D．用玉米、高粱的籽粒经发醇可制得乙醇，乙醇是绿色能源
13．某种煤中含硫1％，燃烧500吨这种煤，会产生二氧化硫（）
A．1吨 B．5吨 C．10吨 D．1000吨
14．某可燃物9.2克完全燃烧，生成二氧化碳17.6克，水10.8克，则该物质（）A．只含碳元素B．只含碳、氢、氧元素
C．不含氧元素D．不含碳、氢、氧元素
15．下列化合物中碳元素质量分数最大的是（）
A．CH4B．C2H2C．C2H6D．C2H4
16．下列各组物质以任意比混合后充分燃烧，产生二氧化碳的分子数目一定比水分子数目多的是（）
A．CH4和C2H4B．H2和CO C．CH4和CO D．C2H4和C2H2 17．某物质在氧气中燃烧，生成二氧化碳与水的质量比为11：9，则该化合物化学式为（）A．CH4B．C2H5OH C．C2H2D．C2H4
18．目前许多城市的公交车上写有“CNG”（“压缩天然气”的英文缩写）。

CNG的使用可以大大降低汽车尾气排放，减少空气污染，提高城市空气质量。

下列叙述正确的是（）
A．CNG的主要成分是CH3OH B．CNG的主要成分是CH4
C．CNG的主要成分是CH3COOH D．CNG的主要成分是C2H5OH
19．下列说法中正确的是（）
A.需要点燃或加热才能发生反应必定是吸热反应
B.化学反应中既有物质变化又有能量变化
C.碳与二氧化碳反应是放热反应
D.铁在氧气中燃烧是吸热反应
20．天然气、液化石油气燃烧的化学反应方程式如下：
现有一套天然气为燃料的灶具，要改成用液化石油气作燃料，应采用的措施（）A．减少空气的进入量，增大液化气的进入量
B．减少两者的进入量
C．增大空气的进入量或减少液化石油气的进入量
D．增大两者的进入量
二。

填空题
21．____________、____________、_________________是当今世界上最重要的三大化石燃料。

其中被人们称为“工业粮食”的是_______________，被人们誉为“工业血液”的是_______。

22．天然气的主要成分是__________；近年来，我国发生了多起特大瓦斯爆炸事故，瓦斯的主要成分和天然气相同，试写出发生爆炸的化学方程式_________________________。

23．CO2、CO、CH4三种含碳的物质，按所含碳元素质量分数由大到小的排列顺序为_________________________________________________________________。

24．目前我国正在实施“西气东输”工程，将通过管道把我国西部的天然气输往长江三角洲地区和沿线城市。

与煤气相比，使用天然气具有热值高、安全性好、环境污染少等优点。

煤气的主要成分是____________（填化学式，下同），它能与人体中的血红蛋白结合而使人中毒。

生产煤气需燃烧大量的煤，燃烧含硫煤所产生的_____________气体是引起酸雨的主要原因之一。

25．国家环保总局发布的《2005年中国环境状况公报》中指出下列内容：a．酸雨污染呈加重趋势b．山西的临汾、阳泉、大同等三城市空气污染指数列全国113所环保城市前三位c．七大水系中海河水系质量最差d．我国城市人口占全国人口逾40%。

由此根据所学知识
回答：
⑴造成酸雨污染呈加重趋势的原因是______________________________ __。

⑵山西污染指数中首位是可吸入颗粒物，这与所处地区自然资源与工业生产直接相关。

你认为造成该地区空气中可吸入颗粒物增多的原因可能是____________________________。

26．2005年2月28日，全国人大常委会通过了《可再生能源法》。

太阳能、农作物的秸秆等都是可再生源。

秸秆是农作物的主要副产品，全国年产各类农作物秸秆达5.7亿，我国正在进行利用秸秆制成氢气的研究。

（1）目前，人类生产、生活的主要能源是__________________________________
（2）长期以来，我国农村处理秸秆的传统方式是就地露天焚烧。

焚烧农作物秸秆的缺点有_______________________________________________（至少说两点）。

秸秆可以制成氢气，说明秸秆中一定含有________元素。

三．实验探究
27.小明为了证明甲烷中含有碳、氢元素、设计并完成了如下实验方案，请你帮他完成下面的实验报告：
实验目的：证明甲烷中含有碳、氢元素
实验用品：火柴、盛有甲烷的贮气瓶、一个洁净干燥的小烧杯、澄清石灰水。