课题2《燃料与热量》

课题２燃料和热量一、化学反应中的能量变化：现象手的感觉分析化学方程式块状变成粉末状试管外壁发烫生石灰与水反应中有热量放出实验7-3：生石灰与水反应放出热量CaO+H2O==Ca(OH)2现象手的感觉分析有大量气泡产生试管外壁发热镁与盐酸反应中有能量变化探究【实验】镁与盐酸反应

化学反应一般都会伴随能量的变化，主要表现为热量的变化。有的化学反应要放出热量，有的要吸收热量。CaO+H2O＝Ca(OH)2C+CO22CO高温Mg+2HCl=MgCl2+H2↑放出热量放出热量吸收热量CO+CuO===Cu+CO2∆吸收热量炼钢烧砖发电开山炸石生活中经常使用的燃料有煤、石油和天然气，我们常称它们为化石燃料。因为它们都是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的。化石燃料是不可再生能源。化石燃料二、1、煤的形成及其组成的主要元素是什么？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。“工业的粮食”煤和石油其主要成分是碳元素，还含有少量H、N、S、O等元素及无机矿物。煤是复杂的混合物焦炭——冶金工业重要原料煤焦油——化工原料煤气——燃料煤干馏煤气的主要成分为：氢气H2甲烷CH4一氧化碳CO其他气体煤的综合利用1.煤（

物）煤：工业的粮食、黑色的金子性质组成元素形成综合利用用途黑色固体、有光泽、具有可燃性古代植物被埋于土中，经长期复杂的变化而形成煤隔绝空气加强热固体产物：焦炭液体产物：煤焦油气体产物：煤气重要能源、重要的化工原料主要含碳元素，还有少量氢、氮、硫、氧等元素冶炼金属化工原料重要燃料（化学变化）混合物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。“工业的血液”2、石油的形成及其组成的主要元素是什么？主要成分碳和氢两种元素，含有少量S、O、N等，也是混合物。给石油加热，组成石油的各物质的沸点不同，它们就会被先后蒸馏出来而得到分离。以石油为原料所制成的部分产品城镇的许多家庭做饭使用罐装“煤气”，是液化石油气，这是石油化工产品。液化石油气是经过加压后压缩到钢瓶中的，瓶内的压强是大气的7-8倍。１．石油可直接用作燃料吗？石油产品中有哪些是常用的燃料？２．煤气泄漏会造成什么危害？石油罐装液化石油气在安全上应注意什么？讨论2.石油(工业的血液)性质组成元素形成综合利用用途粘稠状液体主要含碳氢元素，还有少量氧硫氮等元素古代动植物的遗骸被层层泥沙掩埋，经长期复杂的变化而形成。石油加热炼制溶剂油（油脂、橡胶、油漆的溶剂）汽油（汽车燃料）航空煤油（飞机燃料）煤油（燃料、工业洗涤剂）柴油（拖拉机重型汽车军舰轮船坦克燃料）润滑油（机械用）石蜡、沥青（物理变化）重要的能源、重要的化工原料天然气天然气主要是由碳和氢组成的气态化合物，其中主要的是甲烷（CH4)。1、甲烷的物理性质①通常状况下无色、无气味气体②难溶于水③比空气轻2、甲烷的化学性质[演示实验5-12]点燃纯净的甲烷气体，观察火焰的颜色可燃性注意：在点燃甲烷前也要检验纯度甲烷的爆炸极限为：4-15%之间。（明亮并呈蓝色）CH4+2O2===CO2+2H2O点燃甲烷是最重要的矿物燃料，我国是最早利用天然气的国家。在明朝就有记载。甲烷的存在（1）甲烷还存在于池沼的底部（常称为沼气）（2）甲烷还存在于煤矿的坑道中。甲烷混在空气中达到一定程度时，遇火会发生爆炸。（3）生活垃圾、动植物残体、动物的排泄物等经过发酵也能产生甲烷。沼气池化石燃料用途

石油1.74亿吨探明储量量年产量天然气煤23亿吨2.323×104亿立方米408亿立方米我国2004年化石燃料储量及年产量1145亿吨9.9亿吨煤20年40年60年80年100年天然气石油化石燃料形成的时间非常长，储量有限。化石燃料属于不可再生能源。人类目前消耗的能量主要来自化石燃料。在不久的将来，我们将面临严重的能源危机！探明储量年产量开采年限石油23亿吨1.74亿吨约13年天然气2.23x104亿立方米408亿立方米约55年煤1145亿吨9.9亿吨约116年我国2004年化石能源探明储量、年产量及开采年限化石燃料要经过数百万年才能形成，是不可再的生能源，人类目前大量开采，将使化石燃料最终被耗尽。因此人类应该考虑如何合理利用化石燃料。问题：化石燃料是不是取之不尽的？现代社会对能量的需求量越来越大，化学反应提供的能量己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、地热能和潮汐能等。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。1、要提高燃料的利用率，就要使燃料充分燃烧。燃料充分燃烧的条件：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。燃料不充分燃烧时，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CO等物质，污染空气。2、开发和利用新能源。核能太阳能风能水能潮汐能地热能可燃冰燃烧图可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80%

99.9%，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。西方学者称其为“21世纪能源”或“未来能源”。

可燃冰1立方米这种可燃冰燃烧，相当于164立方米的天然气燃烧所产生的热值。据粗略估算，在地壳浅部，可燃冰储层中所含的有机碳总量，大约是全球石油、天然气和煤等化石燃料含碳量的两倍，海底可燃冰的储量够人类使用1000年。据专家估计，全世界石油总储量在2700亿吨到6500亿吨之间。按照目前的消耗速度，再有50－60年，全世界的石油资源将消耗殆尽。可燃冰的发现，让陷入能源危机的人类看到新希望。然而要从海底将这些东西发掘出来，却并非易事。科学家们认为，这种矿藏哪怕受到最小的破坏，甚至是自然的破坏，就足以导致甲烷气的大量散失，从而使大气中的温室气体含量急剧增加，它所产生的后果将是不堪设想的。世纪之交，在一座新能源的宝库面前，人们不得不审慎从事——谁能肯定它不是潘朵拉的盒子？万一打开了就关不上了呢？使用燃料对环境的影响人类从利用自然火到钻木取火，到熟练的使用矿物燃料，“火”一直伴随着人类成长，创造着人类文明。在人类改造自然的漫长历史中人类形成的传统发展思想为人类创造了无比巨大的社会财富，并以其辉煌的功绩成为人类历史文明的象征。但是，历史的辩证法却总是在自然与社会历史进程的关键时刻做出“物极必反”的转化。人类在与自然界进行漫长历史斗争的时候虽然已取得了一次又一次的胜利，然而对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。温室效应1998年，厄尔尼诺肆虐，海南省干旱严重，全省十九个县市发生旱灾。刚果（金）暴风雨后水气迷漫2002年，厄尔尼诺来势汹汹纽约遭遇暴风雪马车大行其道酸雨的警示一、燃料燃烧对空气的影响1、煤的燃烧思考1：煤中主要含哪种元素，可能还含哪些元素？碳元素硫元素氮元素CO有毒气体CO2温室效应SO2

NO2

酸雨思考2：这此元素燃烧后生成哪些物质？活动与探究：酸雨危害的模拟实验1实验1：SO2的溶解性实验①向盛满SO2的饮料瓶中加入适量水；②向溶液中滴加少量紫色石蕊试液。实验步骤①②现象分析饮料瓶变瘪溶液变成红色SO2溶解于水SO2与水反应生成一种酸性物质实验2：小组模拟实验实验用品：SO2水溶液、植物叶子、锌粒、大理石活动与探究：酸雨危害的模拟实验2加入物质现象植物叶子锌粒大理石叶子由绿色变黄色有气泡放出，锌粒逐渐溶解开始有少量气泡放出，大理石逐渐溶解变化缓慢讨论：根据上述实验，试说明酸雨可能对环境造成什么样的破坏，应采取怎样的防止和保护措施？农业森林桥梁文物人体健康工厂排出的烟尘污染空气河流严重污染，死鱼随处漂流雕像受酸雨腐蚀，六十年沧桑变化1908年1969年酸雨的危害：影响作物生长、腐蚀金属材料、破坏大理石建筑、人体健康针对酸雨的危害，应采取怎样的防止和保护措施？1、尽量少使用含硫燃料；2、含硫燃料脱硫后再使用；3、废气应处理后再排放；4、开发新能源。

下图是某环保组织监测到的位于广州市一主干道交叉口处空气中CO含量随时间变化的曲线，横坐标表示北京时间0~24时，纵坐标表示CO的含量。

a、你从此监测结果中获得了什么信息？

b、分析造成这种情况的原因。CO的含量06121824时间2、汽车用燃料的燃烧

汽车尾气中的主要污染物有哪些？一氧化碳，末燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。

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，以使汽油能充分燃烧。(2)使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质。(3)使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。(4)使用压缩天然气[CNG]或液化石油气[LPG]作燃料。

验证性实验：汽油和酒精燃烧的比较思考：煤和石油等化石燃料造成对空气的污染，主要哪些原因？1、燃料中的一些杂质如硫等燃烧时，产生空气污染物如二氧化硫；2、燃料燃烧不充分，产生一氧化碳；3、未燃烧的碳氢化合物及碳粒、尘粒等排放到空气中。二、使用和开发新的燃料及能源1、乙醇和氢气是两种清洁能源，其中氢气被认为是最清洁的燃料。乙醇(酒精)

化学式燃烧反应的化学方程式特点来源C2H5OH

C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O

点燃燃烧产物基本上不污染环境，可做酒精灯、火锅、内燃机等的燃料。高粱、玉米和薯类等经过发酵、蒸馏可得乙醇，属于可再生能源

氢气化学式燃烧反应的化学方程式特点来源H2

2H2+O2===2H2O燃燃烧产物无污染，是最清洁的燃料

氢气可由水分解制得，目前制取成本高，贮存困难，作为燃料暂不能广泛使用，但终将成为主要能源之一

2．氢气2H2+O22H2O点燃特点：燃烧产物无污染，是最清洁的燃料。优点：①资源丰富，可再生；②无毒、极易燃、燃烧放热多；③燃烧产物是水，几乎不产生有害气体和颗粒物，不污染环境。缺点：①制取成本高；②贮存、运输困难。物性：无色无味的气体，难溶于水，密度最小化性：可燃性、还原性氢气的实验室制法药品:锌和稀硫酸（或稀盐酸）原理:Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑制法：制取氢气的发生装置收集装置排水法收集氢气向下排空气法收集氢气