課題2《燃料與熱量》

課題２燃料和熱量一、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化：現(xiàn)象手的感覺分析化學(xué)方程式塊狀變成粉末狀試管外壁發(fā)燙生石灰與水反應(yīng)中有熱量放出實驗7-3：生石灰與水反應(yīng)放出熱量CaO+H2O==Ca(OH)2現(xiàn)象手的感覺分析有大量氣泡產(chǎn)生試管外壁發(fā)熱鎂與鹽酸反應(yīng)中有能量變化探究【實驗】鎂與鹽酸反應(yīng)

化學(xué)反應(yīng)一般都會伴隨能量的變化，主要表現(xiàn)為熱量的變化。有的化學(xué)反應(yīng)要放出熱量，有的要吸收熱量。CaO+H2O＝Ca(OH)2C+CO22CO高溫Mg+2HCl=MgCl2+H2↑放出熱量放出熱量吸收熱量CO+CuO===Cu+CO2?吸收熱量煉鋼燒磚發(fā)電開山炸石生活中經(jīng)常使用的燃料有煤、石油和天然氣，我們常稱它們?yōu)榛剂?。因為它們都是由古代生物的遺骸經(jīng)一系列復(fù)雜變化而形成的?；剂鲜遣豢稍偕茉??；剂隙?、1、煤的形成及其組成的主要元素是什么？煤是由古代植物遺體埋在地層下，并在地殼中經(jīng)過一系列非常復(fù)雜的變化而形成的?！肮I(yè)的糧食”煤和石油其主要成分是碳元素，還含有少量H、N、S、O等元素及無機礦物。煤是復(fù)雜的混合物焦炭——冶金工業(yè)重要原料煤焦油——化工原料煤氣——燃料煤干餾煤氣的主要成分為：氫氣H2甲烷CH4一氧化碳CO其他氣體煤的綜合利用1.煤（

物）煤：工業(yè)的糧食、黑色的金子性質(zhì)組成元素形成綜合利用用途黑色固體、有光澤、具有可燃性古代植物被埋于土中，經(jīng)長期復(fù)雜的變化而形成煤隔絕空氣加強熱固體產(chǎn)物：焦炭液體產(chǎn)物：煤焦油氣體產(chǎn)物：煤氣重要能源、重要的化工原料主要含碳元素，還有少量氫、氮、硫、氧等元素冶煉金屬化工原料重要燃料（化學(xué)變化）混合物石油是由古代動植物遺體在地殼中經(jīng)過非常復(fù)雜的變化而形成的一種粘稠狀液體?！肮I(yè)的血液”2、石油的形成及其組成的主要元素是什么？主要成分碳和氫兩種元素，含有少量S、O、N等，也是混合物。給石油加熱，組成石油的各物質(zhì)的沸點不同，它們就會被先后蒸餾出來而得到分離。以石油為原料所制成的部分產(chǎn)品城鎮(zhèn)的許多家庭做飯使用罐裝“煤氣”，是液化石油氣，這是石油化工產(chǎn)品。液化石油氣是經(jīng)過加壓后壓縮到鋼瓶中的，瓶內(nèi)的壓強是大氣的7-8倍。１．石油可直接用作燃料嗎？石油產(chǎn)品中有哪些是常用的燃料？２．煤氣泄漏會造成什么危害？石油罐裝液化石油氣在安全上應(yīng)注意什么？討論2.石油(工業(yè)的血液)性質(zhì)組成元素形成綜合利用用途粘稠狀液體主要含碳氫元素，還有少量氧硫氮等元素古代動植物的遺骸被層層泥沙掩埋，經(jīng)長期復(fù)雜的變化而形成。石油加熱煉制溶劑油（油脂、橡膠、油漆的溶劑）汽油（汽車燃料）航空煤油（飛機燃料）煤油（燃料、工業(yè)洗滌劑）柴油（拖拉機重型汽車軍艦輪船坦克燃料）潤滑油（機械用）石蠟、瀝青（物理變化）重要的能源、重要的化工原料天然氣天然氣主要是由碳和氫組成的氣態(tài)化合物，其中主要的是甲烷（CH4)。1、甲烷的物理性質(zhì)①通常狀況下無色、無氣味氣體②難溶于水③比空氣輕2、甲烷的化學(xué)性質(zhì)[演示實驗5-12]點燃純凈的甲烷氣體，觀察火焰的顏色可燃性注意：在點燃甲烷前也要檢驗純度甲烷的爆炸極限為：4-15%之間。（明亮并呈藍色）CH4+2O2===CO2+2H2O點燃甲烷是最重要的礦物燃料，我國是最早利用天然氣的國家。在明朝就有記載。甲烷的存在（1）甲烷還存在于池沼的底部（常稱為沼氣）（2）甲烷還存在于煤礦的坑道中。甲烷混在空氣中達到一定程度時，遇火會發(fā)生爆炸。（3）生活垃圾、動植物殘體、動物的排泄物等經(jīng)過發(fā)酵也能產(chǎn)生甲烷。沼氣池化石燃料用途

石油1.74億噸探明儲量量年產(chǎn)量天然氣煤23億噸2.323×104億立方米408億立方米我國2004年化石燃料儲量及年產(chǎn)量1145億噸9.9億噸煤20年40年60年80年100年天然氣石油化石燃料形成的時間非常長，儲量有限?；剂蠈儆诓豢稍偕茉?。人類目前消耗的能量主要來自化石燃料。在不久的將來，我們將面臨嚴重的能源危機！探明儲量年產(chǎn)量開采年限石油23億噸1.74億噸約13年天然氣2.23x104億立方米408億立方米約55年煤1145億噸9.9億噸約116年我國2004年化石能源探明儲量、年產(chǎn)量及開采年限化石燃料要經(jīng)過數(shù)百萬年才能形成，是不可再的生能源，人類目前大量開采，將使化石燃料最終被耗盡。因此人類應(yīng)該考慮如何合理利用化石燃料。問題：化石燃料是不是取之不盡的？現(xiàn)代社會對能量的需求量越來越大，化學(xué)反應(yīng)提供的能量己不能滿足人類的需求。目前，人們正在利用和開發(fā)其他新能源，如太陽能、核能、風(fēng)能、地?zé)崮芎统毕艿取＿@些能源的利用，不但可以部分解決化石能源面臨耗盡的問題，還可以減少對環(huán)境的污染。1、要提高燃料的利用率，就要使燃料充分燃燒。燃料充分燃燒的條件：一是燃燒時要有足夠多的空氣；二是燃料與空氣要有足夠大的接觸面。燃料不充分燃燒時，不僅使燃料燃燒產(chǎn)生的熱量減少，浪費資源，而且還會產(chǎn)生大量的CO等物質(zhì)，污染空氣。2、開發(fā)和利用新能源。核能太陽能風(fēng)能水能潮汐能地?zé)崮芸扇急紵龍D可燃冰的學(xué)名為“天然氣水合物”，是天然氣在0℃和30個大氣壓的作用下結(jié)晶而成的“冰塊”?！氨鶋K”里甲烷占80%

99.9%，可直接點燃，燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何殘渣，污染比煤、石油、天然氣都要小得多。西方學(xué)者稱其為“21世紀能源”或“未來能源”。

可燃冰1立方米這種可燃冰燃燒，相當于164立方米的天然氣燃燒所產(chǎn)生的熱值。據(jù)粗略估算，在地殼淺部，可燃冰儲層中所含的有機碳總量，大約是全球石油、天然氣和煤等化石燃料含碳量的兩倍，海底可燃冰的儲量夠人類使用1000年。據(jù)專家估計，全世界石油總儲量在2700億噸到6500億噸之間。按照目前的消耗速度，再有50－60年，全世界的石油資源將消耗殆盡?？扇急陌l(fā)現(xiàn)，讓陷入能源危機的人類看到新希望。然而要從海底將這些東西發(fā)掘出來，卻并非易事?？茖W(xué)家們認為，這種礦藏哪怕受到最小的破壞，甚至是自然的破壞，就足以導(dǎo)致甲烷氣的大量散失，從而使大氣中的溫室氣體含量急劇增加，它所產(chǎn)生的后果將是不堪設(shè)想的。世紀之交，在一座新能源的寶庫面前，人們不得不審慎從事——誰能肯定它不是潘朵拉的盒子？萬一打開了就關(guān)不上了呢？使用燃料對環(huán)境的影響人類從利用自然火到鉆木取火，到熟練的使用礦物燃料，“火”一直伴隨著人類成長，創(chuàng)造著人類文明。在人類改造自然的漫長歷史中人類形成的傳統(tǒng)發(fā)展思想為人類創(chuàng)造了無比巨大的社會財富，并以其輝煌的功績成為人類歷史文明的象征。但是，歷史的辯證法卻總是在自然與社會歷史進程的關(guān)鍵時刻做出“物極必反”的轉(zhuǎn)化。人類在與自然界進行漫長歷史斗爭的時候雖然已取得了一次又一次的勝利，然而對于每一次這樣的勝利，自然界都報復(fù)了我們。溫室效應(yīng)1998年，厄爾尼諾肆虐，海南省干旱嚴重，全省十九個縣市發(fā)生旱災(zāi)。剛果（金）暴風(fēng)雨后水氣迷漫2002年，厄爾尼諾來勢洶洶紐約遭遇暴風(fēng)雪馬車大行其道酸雨的警示一、燃料燃燒對空氣的影響1、煤的燃燒思考1：煤中主要含哪種元素，可能還含哪些元素？碳元素硫元素氮元素CO有毒氣體CO2溫室效應(yīng)SO2

NO2

酸雨思考2：這此元素燃燒后生成哪些物質(zhì)？活動與探究：酸雨危害的模擬實驗1實驗1：SO2的溶解性實驗①向盛滿SO2的飲料瓶中加入適量水；②向溶液中滴加少量紫色石蕊試液。實驗步驟①②現(xiàn)象分析飲料瓶變癟溶液變成紅色SO2溶解于水SO2與水反應(yīng)生成一種酸性物質(zhì)實驗2：小組模擬實驗實驗用品：SO2水溶液、植物葉子、鋅粒、大理石活動與探究：酸雨危害的模擬實驗2加入物質(zhì)現(xiàn)象植物葉子鋅粒大理石葉子由綠色變黃色有氣泡放出，鋅粒逐漸溶解開始有少量氣泡放出，大理石逐漸溶解變化緩慢討論：根據(jù)上述實驗，試說明酸雨可能對環(huán)境造成什么樣的破壞，應(yīng)采取怎樣的防止和保護措施？農(nóng)業(yè)森林橋梁文物人體健康工廠排出的煙塵污染空氣河流嚴重污染，死魚隨處漂流雕像受酸雨腐蝕，六十年滄桑變化1908年1969年酸雨的危害：影響作物生長、腐蝕金屬材料、破壞大理石建筑、人體健康針對酸雨的危害，應(yīng)采取怎樣的防止和保護措施？1、盡量少使用含硫燃料；2、含硫燃料脫硫后再使用；3、廢氣應(yīng)處理后再排放；4、開發(fā)新能源。

下圖是某環(huán)保組織監(jiān)測到的位于廣州市一主干道交叉口處空氣中CO含量隨時間變化的曲線，橫坐標表示北京時間0~24時，縱坐標表示CO的含量。

a、你從此監(jiān)測結(jié)果中獲得了什么信息？

b、分析造成這種情況的原因。CO的含量06121824時間2、汽車用燃料的燃燒

汽車尾氣中的主要污染物有哪些？一氧化碳，末燃燒的碳氫化合物、氮的氧化物、含鉛化合物和煙塵等。

減少汽車尾氣對空氣污染的措施有：

(1)改進發(fā)動機的燃燒方式，以使汽油能充分燃燒。(2)使用催化凈化裝置，使有害氣體轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。(3)使用無鉛汽油，禁止含鉛物質(zhì)排放。(4)使用壓縮天然氣[CNG]或液化石油氣[LPG]作燃料。

驗證性實驗：汽油和酒精燃燒的比較思考：煤和石油等化石燃料造成對空氣的污染，主要哪些原因？1、燃料中的一些雜質(zhì)如硫等燃燒時，產(chǎn)生空氣污染物如二氧化硫；2、燃料燃燒不充分，產(chǎn)生一氧化碳；3、未燃燒的碳氫化合物及碳粒、塵粒等排放到空氣中。二、使用和開發(fā)新的燃料及能源1、乙醇和氫氣是兩種清潔能源，其中氫氣被認為是最清潔的燃料。乙醇(酒精)

化學(xué)式燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式特點來源C2H5OH

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

點燃燃燒產(chǎn)物基本上不污染環(huán)境，可做酒精燈、火鍋、內(nèi)燃機等的燃料。高粱、玉米和薯類等經(jīng)過發(fā)酵、蒸餾可得乙醇，屬于可再生能源

氫氣化學(xué)式燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式特點來源H2

2H2+O2===2H2O燃燃燒產(chǎn)物無污染，是最清潔的燃料

氫氣可由水分解制得，目前制取成本高，貯存困難，作為燃料暫不能廣泛使用，但終將成為主要能源之一

2．氫氣2H2+O22H2O點燃特點：燃燒產(chǎn)物無污染，是最清潔的燃料。優(yōu)點：①資源豐富，可再生；②無毒、極易燃、燃燒放熱多；③燃燒產(chǎn)物是水，幾乎不產(chǎn)生有害氣體和顆粒物，不污染環(huán)境。缺點：①制取成本高；②貯存、運輸困難。物性：無色無味的氣體，難溶于水，密度最小化性：可燃性、還原性氫氣的實驗室制法藥品:鋅和稀硫酸（或稀鹽酸）原理:Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑制法：制取氫氣的發(fā)生裝置收集裝置排水法收集氫氣向下排空氣法收集氫氣