(2013孙)燃料的合理利用与开发

1、三国演义三国演义中的中的“赤壁之战赤壁之战”，曹操率百万水，曹操率百万水 师乘船横渡长江，声势浩大，却被周瑜的火攻和师乘船横渡长江，声势浩大，却被周瑜的火攻和 孔明孔明“借借”来的东风弄得大败而逃。用燃烧三要来的东风弄得大败而逃。用燃烧三要 素回答以下问题：素回答以下问题： 周瑜使用了周瑜使用了“火箭火箭”射进曹军的连环木船一，射进曹军的连环木船一，“火火 箭箭”能使木船着火的原因是：能使木船着火的原因是： 孔明孔明“借借”来的来的“东风东风”不仅使火势吹向曹营还为燃不仅使火势吹向曹营还为燃 烧提供了烧提供了 ，使火势烧得更旺。，使火势烧得更旺。 起火后曹军的部分起火后曹军的部分船只船只逃脱，

2、这些船没被烧的逃脱，这些船没被烧的 原因是：原因是： 提供热量使木船达到着火点提供热量使木船达到着火点 移走可燃物移走可燃物 充足的氧气充足的氧气 化学反应中一般都伴有能量的变化化学反应中一般都伴有能量的变化 一、化学反应中的能量变化 化学反应通常伴随着能量的变化化学反应通常伴随着能量的变化 Mg + HCl = Al + HCl = Zn + HCl = Fe + HCl = 2 MgCl2 + H2 2 6 2AlCl3 + 3H2 2 ZnCl2 + H2 2 FeCl2 + H2 如果反应放如果反应放 出热量，可称出热量，可称 为为放热反应放热反应 现象现象 手的感觉手的感觉 化学方程

3、式化学方程式 实验实验7373 CaO+H2O=Ca(OH)2 有烫手的感觉 放出大量的热放出大量的热 这个实验说明了什么问题呢这个实验说明了什么问题呢? ? 化学反应中都伴随化学反应中都伴随有能量的变化有能量的变化，而能量，而能量 的变化通常表现为热量的变化：有些化学反应的变化通常表现为热量的变化：有些化学反应 中有热量放出，有的则从外界吸收热量。中有热量放出，有的则从外界吸收热量。 吸热现象吸热现象 总结：化学反应中的能量变化总结：化学反应中的能量变化 放热现象放热现象 大多数化学反应大多数化学反应 C + CO2 = 2CO 高温高温 思考： 利用化学反应产生的热量炼钢利用化学反应产生的

4、热量炼钢 根据生活知识，试举出一些利用化根据生活知识，试举出一些利用化 学反应放出热量的实例。学反应放出热量的实例。 利用炸药定向爆破拆除楼房利用炸药定向爆破拆除楼房 切割或焊接金属、驱动汽车、切割或焊接金属、驱动汽车、 加热物质加热物质 有人曾称煤是有人曾称煤是 “ 工业的粮食工业的粮食 ” ，石油是，石油是 “ 工业工业 的血液的血液 ” 。其实不仅工业，其他如农业、国防、交通。其实不仅工业，其他如农业、国防、交通 运输、建筑、医疗卫生和人们的日常生活等都离不开煤、运输、建筑、医疗卫生和人们的日常生活等都离不开煤、 石油和天然气。石油和天然气。 化石燃料 天然气天然气 石油石油 二、化石燃

5、料二、化石燃料 生活中经常使用的燃料有 煤、石油和天然气煤、石油和天然气，我们 常称它们为化石燃料化石燃料。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、化石燃料的形成化石燃料的形成煤的形成：煤的形成： 石油和天然气的形成：石油和天然气的形成： 煤煤是混合物，是混合物，主要含碳元素主要含碳元素，还含有氢元，还含有氢元 素和少量氮、硫、氧元素；燃烧产物为素和少量氮、硫、氧元素；燃烧产物为CO2、 NO2、SO2等。等。 石油石油也是混合物，也是混合物，主要含碳、氢元素主要含碳、氢元素(少少 量氮、硫元素量氮、硫元素)；分馏产物燃烧产物为；分馏产物燃烧产物

6、为CO2、 NO2、SO2等。等。 天然气天然气的主要组成元素是碳、氢元素；燃烧的主要组成元素是碳、氢元素；燃烧 产物为产物为CO2和和H2O 。 组成元素和燃烧产物组成元素和燃烧产物 1、煤和石油 煤的成分 煤怎样得到的充分利用？ 煤主要含有碳元素，还含有少量氢、硫、氧、氮等元素以及 无机矿物质，是混合物。 煤 隔绝空气 加热 固体：焦炭 液体：煤焦油（含多种有机化合物） 煤气：主要成分H2、CH4、CO等（气体燃料） 这是物理还 是化学变化 呢？ 煤的用途 工业的粮食 石油 1、石油的成分 2、石油怎样得到充分利用 石油主要含碳、氢两种元素，还有少量的氮、硫元素。为混合物。 根据各成分的沸

7、点不同进行分离。 分析上述过程是物理变化还是化学变化？ 石油的炼制石油的炼制： ：分馏 分馏 根据石油中各成分的沸点不同来根据石油中各成分的沸点不同来 分离。分离。石油的分馏属石油的分馏属物理变化物理变化 下图是石油炼制后的主要产品：下图是石油炼制后的主要产品： 提示：提示： 煤气的主要成分是：煤气的主要成分是： 一氧化碳、甲烷、一氧化碳、甲烷、 氢气等。氢气等。 石油液化气的主要成石油液化气的主要成 分是：分是： 丙烷，丁烷，丙丙烷，丁烷，丙 烯和丁烯等。烯和丁烯等。 石油的用途 工业的血液 （1 1）成分：）成分： 天然气的主要成分是甲烷（天然气的主要成分是甲烷（CHCH4 4) )（俗称

8、沼气）。（俗称沼气）。 2、天然气、天然气(混合物混合物) （2 2）甲烷）甲烷(纯净物纯净物)的物理性质的物理性质 无色、无味的气体无色、无味的气体 密度比空气小密度比空气小 极难溶于水极难溶于水 甲烷CHCH4 4 CH4+2O2 点燃 CO2+2H2O 甲烷燃烧，产生明亮的蓝色火焰甲烷燃烧，产生明亮的蓝色火焰。 烧杯内壁有水雾出现。烧杯内壁有水雾出现。有水生成，甲烷中含有氢元素。有水生成，甲烷中含有氢元素。 澄清石灰水变浑浊。澄清石灰水变浑浊。 有二氧化碳生成，甲烷中含有碳元素。有二氧化碳生成，甲烷中含有碳元素。 讨论：讨论：1. 1. 点燃前为什么要先检验甲烷的纯度？点燃前为什么要先检

9、验甲烷的纯度？ 2. 2. 煤矿的矿井里常有甲烷逸出，由此你想到了什么？应贴怎样的煤矿的矿井里常有甲烷逸出，由此你想到了什么？应贴怎样的 安全标志？安全标志？ 防止混有空气而引起爆炸防止混有空气而引起爆炸 注意通风，严禁烟火和杜绝一切可能产生火花的因素注意通风，严禁烟火和杜绝一切可能产生火花的因素 CO2 Ca(OH)2 CaCO3 H2O 点燃点燃 可燃性可燃性 CH4 +2 O2 = CO2 + 2H2O (1)、点燃甲烷前，要先、点燃甲烷前，要先 。 (2)、写出甲烷燃烧的化学方程式：、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。、请设计一个实验验证甲烷燃烧

10、的产物。 验纯验纯 CH4 4 +2 O2 2 = CO2 2 + 2H2 2O 、点燃后，用一个干冷的小烧杯罩在、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，火焰上方，如果烧杯壁有小水珠产生， 则证明有水生成；则证明有水生成； 、迅速倒转烧杯，到进澄清石灰水，、迅速倒转烧杯，到进澄清石灰水， 震荡，如果石灰水变浑浊，则证明有震荡，如果石灰水变浑浊，则证明有 二氧化碳生成。二氧化碳生成。 点燃点燃 练习练习 人工能制取沼气吗？人工能制取沼气吗？ 把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物 放在密闭的沼气池中发酵，就可产放在密闭的沼气池中发酵，就可产 生甲

11、烷。生甲烷。 在我国农村利用在我国农村利用 沼气，不仅可以沼气，不仅可以解决解决 生活用燃料问题生活用燃料问题；还；还 能综合治理环境卫生能综合治理环境卫生 问题。问题。 你认为煤矿应采取什么你认为煤矿应采取什么安全措施安全措施？应在那些？应在那些 地方、贴怎样的地方、贴怎样的安全标志安全标志？ （1）严禁烟火严禁烟火； （2）注意通风注意通风。 27 可燃冰 -甲烷水合物 【阅读】阅读】海底海底“可燃冰可燃冰” 【思考】【思考】 3.3.目前还未大规模使用的原因？目前还未大规模使用的原因？ 1.1.可燃冰是冰吗？可燃冰是冰吗？ 2.2.可燃冰有什么优点？可燃冰有什么优点？ 可燃冰外观像冰，但

12、不是冰，主要含有可燃冰外观像冰，但不是冰，主要含有 甲烷水合物（由甲烷分子和水分子组成），甲烷水合物（由甲烷分子和水分子组成）， 还含有少量二氧化碳等其他气体。还含有少量二氧化碳等其他气体。 能量高、燃烧值大等。能量高、燃烧值大等。 开采技术上还存在困难开采技术上还存在困难 29 探明储量探明储量年产量年产量开采年限开采年限 石石 油油23亿吨亿吨1.74亿吨亿吨 天然气天然气22300亿立方米亿立方米408亿立方米亿立方米 煤煤1145亿吨亿吨9.9亿吨亿吨 13年年 55年年 116年年 化石燃料是不可再生能源化石燃料是不可再生能源！需要几百万年才能形成需要几百万年才能形成。 1 1、节约

13、能源，提高燃料的利用率；、节约能源，提高燃料的利用率； 燃料燃烧不充分时，不仅使燃料燃烧产生的热量燃料燃烧不充分时，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减少，浪费资源，而且还会产生大量的CO等物质，等物质， 污染大气。污染大气。 （1）如何做到使燃料充分燃烧呢？）如何做到使燃料充分燃烧呢？ （2）充分燃烧的优点有哪些？）充分燃烧的优点有哪些？ （3）不充分燃烧的缺点有哪些？）不充分燃烧的缺点有哪些？ 2、燃料充分燃烧的条件、燃料充分燃烧的条件 燃烧时要有足够多的空气（或氧气）；燃烧时要有足够多的空气（或氧气）； 燃料要与空气要有足够大的接触面积。燃料要与空气要有足够大的

14、接触面积。 燃料充分燃烧，能节约能源、减少环境污染燃料充分燃烧，能节约能源、减少环境污染 1、炼钢炉炼钢时为什么要不停地鼓入空气？、炼钢炉炼钢时为什么要不停地鼓入空气？ 2、在篝火燃烧时，木柴为什么不平放在地、在篝火燃烧时，木柴为什么不平放在地 上，却要架空？上，却要架空？ 3、这两种做法对燃料而言有什么好处？对、这两种做法对燃料而言有什么好处？对 环境来说又什么帮助？环境来说又什么帮助？ 提供充足的空气提供充足的空气 使木柴与空气有足够的接触面，充分燃烧使木柴与空气有足够的接触面，充分燃烧 使燃料充分燃烧，减少环境污染使燃料充分燃烧，减少环境污染 煤球煤球蜂窝煤蜂窝煤 燃烧从使用煤球到蜂窝煤

15、，优点是燃烧从使用煤球到蜂窝煤，优点是 煤和空气充分接触，能更充分的煤和空气充分接触，能更充分的 燃烧、节约燃料、减少污染燃烧、节约燃料、减少污染 讨论：讨论： 在日常生活中你是否遇到过这样的情在日常生活中你是否遇到过这样的情 况：做饭时，有时燃气灶或煤炉的火焰呈况：做饭时，有时燃气灶或煤炉的火焰呈 现黄色或橙色，锅底出现黑色。此时就需现黄色或橙色，锅底出现黑色。此时就需 要调节一下灶具或炉具的进风口，这是为要调节一下灶具或炉具的进风口，这是为 什么呢？什么呢？ 燃料燃烧时需要充足的氧气。当燃燃料燃烧时需要充足的氧气。当燃 气灶或煤炉的火焰呈现黄色或橙色，锅气灶或煤炉的火焰呈现黄色或橙色，锅

16、底出现黑色时，说明氧气（空气）量不底出现黑色时，说明氧气（空气）量不 足，燃气发生不完全燃烧，因此需要调足，燃气发生不完全燃烧，因此需要调 节灶具或炉具的进风口，以增大氧气节灶具或炉具的进风口，以增大氧气 （空气）的进气量。（空气）的进气量。 煤燃烧时会排放出二氧化硫（煤燃烧时会排放出二氧化硫（SO2）、二氧化）、二氧化 氮（氮（NO2）等污染物。这些气体溶于雨水，）等污染物。这些气体溶于雨水， 会形成酸雨。会形成酸雨。 直接燃煤及其缺陷直接燃煤及其缺陷 一、燃料燃烧对空气的影响一、燃料燃烧对空气的影响 1、煤的燃烧、煤的燃烧 思考思考1：煤中含哪些：煤中含哪些 元素？元素？ 碳元素碳元素 硫

17、元素硫元素 氮元素氮元素 CO 有毒气体有毒气体 CO2 温室效应温室效应 SO2 NO2 酸雨酸雨 思考思考2：这些：这些 元素燃烧后生元素燃烧后生 成哪些物质？成哪些物质？ 演示实验：酸雨危害的模拟演示实验：酸雨危害的模拟实验实验1 实验实验1： SO2的溶解性实验的溶解性实验 向盛满向盛满SO2的饮料瓶中加入适量水；的饮料瓶中加入适量水； 向溶液中滴加少量紫色石蕊试液。向溶液中滴加少量紫色石蕊试液。 实验实验 步骤步骤 现象现象 分析分析 饮料瓶变扁饮料瓶变扁溶液变成红色溶液变成红色 SO2溶解于水溶解于水 SO2与水反应生成与水反应生成 一种酸性物质一种酸性物质 加入的物质加入的物质现

18、象现象 水水SO2加水加水 植物叶子植物叶子 镁条或锌粒镁条或锌粒 大理石或石大理石或石 灰石灰石 叶子枯黄叶子枯黄 无变化无变化 表面有气泡表面有气泡,镁条镁条逐渐逐渐 溶解溶解 表面有气泡表面有气泡大理石逐渐大理石逐渐 溶解溶解 活动与探究：活动与探究： 变化变化 缓慢缓慢 农业农业 森林森林 桥梁桥梁 文物文物 人体健康人体健康 讨论讨论：酸雨可能对环境造成什么：酸雨可能对环境造成什么 样的破坏，应采取怎样的防止和样的破坏，应采取怎样的防止和 保护措施？保护措施？ 酸雨的危害：酸雨的危害： 影响作物生长、腐蚀金属材料、影响作物生长、腐蚀金属材料、 破坏大理石建筑、影响人体健康、破坏大理石

19、建筑、影响人体健康、 污染水源等污染水源等 2 2、汽车用燃料的燃烧：、汽车用燃料的燃烧： 1 1、尾气：、尾气：2 2、改进措施：、改进措施： 减少汽车尾气对空气污染的措施有：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，以使汽油能充改进发动机的燃烧方式，以使汽油能充 分燃烧。分燃烧。 (2)使用催化净化装置，使有害气体转化为使用催化净化装置，使有害气体转化为 无害物质。无害物质。 (3)使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。 (4)使用压缩天然气使用压缩天然气CNG或液化石油气或液化石油气 LPG作燃料。作燃料。 归纳总结：煤和石油等化石燃料燃烧造

20、成对归纳总结：煤和石油等化石燃料燃烧造成对 空气的污染，主要有以下几方面原因？空气的污染，主要有以下几方面原因？ 3 3、未燃烧的碳氢化合物及碳粒、尘粒等排、未燃烧的碳氢化合物及碳粒、尘粒等排 放到空气中。放到空气中。 1 1、燃料中一些杂质（、燃料中一些杂质（S S、N N等）燃烧时，产等）燃烧时，产 生空气污染物（生空气污染物（SOSO2 2、NONOX X）；）； 2 2、燃料燃烧不充分，产生、燃料燃烧不充分，产生CO;CO; 思考：减少燃料燃烧对空气的污染思考：减少燃料燃烧对空气的污染 可采取哪些措施？可采取哪些措施？ 1、减少煤中的含硫量、减少煤中的含硫量(使用脱硫煤）。使用脱硫煤）

21、。 2、工厂废气净化后再排放。、工厂废气净化后再排放。 3、汽车尾气净化处理、汽车尾气净化处理 。 4、开发新的清洁燃料及能源、开发新的清洁燃料及能源 5、加强环境监测。、加强环境监测。 二、使用和开发新的燃料及能源二、使用和开发新的燃料及能源 乙醇 酒精酒精俗称俗称 高粱、玉米高粱、玉米和和薯类薯类等经过等经过发酵发酵、蒸馏可得乙醇、蒸馏可得乙醇 C2H5OH C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O 点燃点燃 用作酒精灯、火锅、内燃机等的用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃料燃料 制备制备： 用途用途： 优点：优点： “绿色绿色”能能 源源 可再生、环保可再生、环保 车用乙醇车用乙醇 密度比水小

22、密度比水小 , ,能与水能与水互溶互溶. .易易挥发挥发、可燃可燃, ,燃烧燃烧 时放出大量的热时放出大量的热. . 环保又节能 沃尔沃生物乙醇燃料 车 使用使用车用乙醇汽油车用乙醇汽油的优点？的优点？ 节省石油资源节省石油资源 减少汽车尾气的污染减少汽车尾气的污染 促进农业生产促进农业生产 （1 1）物理性质）物理性质 （2 2）化学）化学 性质：性质： 可燃性：可燃性： 验验纯纯 2H 2 O2 点燃点燃 2H2 O 火焰为淡蓝色，放出大量的热火焰为淡蓝色，放出大量的热 还原性：还原性： Cu O H2 Cu H2 O 黑色的固体变为红色固体黑色的固体变为红色固体 2 2、氢气（清洁能源）

23、、氢气（清洁能源） 无色、无味、无毒、最轻的气体，难溶于水无色、无味、无毒、最轻的气体，难溶于水 氢气的实验室制法：氢气的实验室制法： 反应原理反应原理: 排水法收集氢气排水法收集氢气 向下排空气法收集氢气向下排空气法收集氢气 反应药品：反应药品： 锌粒和稀硫酸。锌粒和稀硫酸。 Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 （4 4）氢气作燃料的优点：）氢气作燃料的优点： 资源丰富：可以用水作原料来制取；资源丰富：可以用水作原料来制取； 燃烧时发热量高燃烧时发热量高 氢气作燃料目前的问题：氢气作燃料目前的问题：制取成本高和贮存困难。制取成本高和贮存困难。 污染少：氢气燃烧的产物只有一种污染少：

24、氢气燃烧的产物只有一种-水水 奥迪奥迪A2氢气车氢气车 氢气的用途氢气的用途 制盐酸制盐酸高能燃料高能燃料合成氨合成氨 风风 能能 氢能源氢能源 潮汐能潮汐能 生物能生物能 太太 阳阳 能能 地地 热热 能能 核能核能 2 2、开发新能源，实现人类、开发新能源，实现人类可持续发展思想可持续发展思想 新能源的种类:太阳能、核能、 风能、地热能、潮汐能等。 开发新能源的作用：解决化石 能源枯竭，减少环境污染。 利用不同形式的能量发电示意图利用不同形式的能量发电示意图 煤矿里经常有瓦斯气体煤矿里经常有瓦斯气体 思考：煤矿安全检查中为什么必须检思考：煤矿安全检查中为什么必须检 查通风设备？查通风设备？

25、 煤矿中为什么一定要严禁明火？煤矿中为什么一定要严禁明火？ 小明常将老师教的知识搞混淆，他小明常将老师教的知识搞混淆，他 认为要想进到废弃的煤矿里，必须先认为要想进到废弃的煤矿里，必须先 做做“灯火试验灯火试验”，你说对吗？为什么？，你说对吗？为什么？ 若安装煤气报警装置，若安装煤气报警装置， 应装在厨房的上方还是下方？应装在厨房的上方还是下方？ 安装位置：距离气源半径安装位置：距离气源半径1.51.5米范围内，米范围内，通通 风良好风良好的地方的地方。 液化气比空气重，安装在距地面约液化气比空气重，安装在距地面约0.30.3米处。米处。 天然气、城市煤气、一氧化碳等比空气轻，天然气、城市煤气

26、、一氧化碳等比空气轻， 安装在距天花板约安装在距天花板约0.30.3米处。米处。 燃气公司开通煤气前 为什么先通入大量的氮气？ CH4 H2 CO 现有三只贮气瓶，分别装有现有三只贮气瓶，分别装有CH4、H2、CO， 请写出你的鉴别步骤和方法：请写出你的鉴别步骤和方法： 点燃点燃 罩干冷烧杯罩干冷烧杯 无水珠无水珠 CO CH4、H2 水珠水珠 迅速倒转烧杯，迅速倒转烧杯， 加入石灰水加入石灰水 变浑浊变浑浊 不变浑浊不变浑浊 CH4 H2 老师拿出无标签的两瓶试剂，分别是固老师拿出无标签的两瓶试剂，分别是固 体和液体，他将固体放在气球中体和液体，他将固体放在气球中, ,液体液体 放入试管中，

27、然后将两种试剂混合立即放入试管中，然后将两种试剂混合立即 产生一种无色气体产生一种无色气体, ,气球膨胀。请同学气球膨胀。请同学 探讨：此气体是什么物质？探讨：此气体是什么物质？ 固体固体液体液体气体气体 1 2 3 我们学过的气体有我们学过的气体有 H2 N2 CO2 CO CH4 其中其中 1.能燃烧的能燃烧的 , 2.点燃前必须验纯的点燃前必须验纯的 , 3.支持燃烧的支持燃烧的 , 4.能灭火的能灭火的 , 5.有毒的有毒的 , 6.不宜用排水法收集的不宜用排水法收集的 , 7.密度比空气大的密度比空气大的 , 8.具有还原性的具有还原性的 , 9.通入石蕊试液能使石蕊试液变红通入石蕊

28、试液能使石蕊试液变红 的的 . H2CO CH4 H2 CO CH4 O2 CO2 CO CO2 CO2 CO H2 CO2 一、选择题一、选择题 1.农作物收割后留下大量秸杆，下列有关秸杆农作物收割后留下大量秸杆，下列有关秸杆 的处理方法错误的是（的处理方法错误的是（ ） A .做饲料做饲料 B.造纸造纸 C.制沼气制沼气 D.就地焚烧就地焚烧 2.从人类生存的环境考虑，未来用于汽车的理从人类生存的环境考虑，未来用于汽车的理 想燃料是（想燃料是（ ） A.氢气氢气 B.天然气天然气 C.煤煤 D.石油石油 3 .提供能量巨大、持续时间长、分布地域广阔、提供能量巨大、持续时间长、分布地域广阔、

29、 获取利用方便、使用安全高效，且对环境不产生获取利用方便、使用安全高效，且对环境不产生 负面影响的新能源是（负面影响的新能源是（ ） A.核能核能 B.太阳能太阳能 C.氢能氢能 D.地热能地热能 随堂练习随堂练习 D A B 4 . 要节约现有能源，还要研究开发新能源。要节约现有能源，还要研究开发新能源。 新能源是指新能源是指 （ ） 氢能氢能 太阳能太阳能 风能风能 水能水能 地热地热 能能 潮汐能潮汐能 电能电能 A. B. C. D. 5. “西气东输西气东输”是开发大西北的一项重大工是开发大西北的一项重大工 程，输送的是当今世界上最重要的一种气体程，输送的是当今世界上最重要的一种气体 化石燃料，该气体的主要成分是（化石燃料，