課題2燃料的合理利用與開發(fā)

課題2燃料的合理利用與開發(fā)一、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

化學(xué)反應(yīng)在生成新物質(zhì)的同時，還伴隨著能量的變化，通常表現(xiàn)為熱量的變化，即有放熱現(xiàn)象和吸熱現(xiàn)象。1．放出熱量，反應(yīng)后溫度升高。如：燃燒反應(yīng)C+O2==CO2

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑

CaO+H2O=Ca(OH)22．吸收熱量，反應(yīng)后溫度降低。C+CO2==2CO高溫點(diǎn)燃【實(shí)驗(yàn)】生石灰與水反應(yīng)放出熱量【實(shí)驗(yàn)】鎂與鹽酸反應(yīng)利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量煉鋼化學(xué)反應(yīng)中能量的利用我國古代的燒制陶器發(fā)電開山炸石農(nóng)村燒柴煮飯用清潔燃料多干凈呀！燃?xì)鉄崴骱美溲?，烤火吧二、三大化石燃料的利用三大化石燃料煤石油天然氣煤石油天然氣混合物、不可再生能源植物等被埋于土中，?jīng)長期復(fù)雜變化形成煤煤的形成過程煤在地下的分布是一層一層的，大多夾雜在砂巖和頁巖中，煤層中含有大量植物化石，有的還有完整樹干形狀的煤。煤遠(yuǎn)古時期的植物植物枯萎石油和天然氣的形成海洋生物死亡生物的遺骸經(jīng)復(fù)雜變化形成石油和天然氣動植物的遺骸被層層沙泥掩埋1.煤的干餾分解隔絕空氣加強(qiáng)熱煤焦炭粗氨水煤干餾是化學(xué)變化煤氣煉焦?fàn)t出焦煤焦油

煤干餾后的綜合利用，既可以充分利用煤的資源，還可以極大的減少污染。煤氣的主要成分是什么？如果泄漏會造成什么危害？主要成分（H2、CH4、CO）1.煤（）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(qiáng)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2.石油的分餾煉制石油蒸餾是物理變化

（利用石油各成分沸點(diǎn)不同）一些城鎮(zhèn)的家庭用一種罐裝液化石油氣作燃料，它是石油化工的一種產(chǎn)品。液化石油氣是經(jīng)加壓后壓縮到鋼瓶中的，瓶內(nèi)壓強(qiáng)是大氣壓強(qiáng)的7～8倍。罐裝液化石油氣主要成分：丙烷丁烷丙烯丁烯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?xì)湓?，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(jī)燃料）煤油（燃料、工業(yè)洗滌劑）柴油（拖拉機(jī)重型汽車軍艦輪船坦克燃料）潤滑油（機(jī)械用）石蠟、瀝青（物理變化）重要的能源、重要的化工原料3.天然氣天然氣主要是由碳和氫組成的氣態(tài)碳?xì)浠衔?，其中最主要的是天然氣管道甲烷（CH4）甲烷的燃燒甲烷：CH4（最簡單的有機(jī)化合物）物性：化性：無色、無味的氣體，極難溶于水，密度比空氣小可燃性點(diǎn)燃現(xiàn)象倒入澄清石灰水現(xiàn)象化學(xué)方程式發(fā)出淺藍(lán)色火焰，燒杯內(nèi)壁有水滴生成澄清石灰水變渾濁CH4+2O2==CO2+2H2O點(diǎn)燃點(diǎn)燃甲烷的現(xiàn)象：CH4該實(shí)驗(yàn)說明甲烷含什么元素？碳、氫池塘里的沼氣沼氣中常含有甲烷，甲烷還存在于煤礦的坑道中。秸稈、雜草、人畜糞便等廢棄物沼氣的制取和利用另外，瓦斯、西氣東輸、可燃冰主要成分都是甲烷在我國農(nóng)村利用沼氣，不僅可以解決生活用燃料問題；還能綜合治理環(huán)境衛(wèi)生問題?？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”。“冰塊”里甲烷占80%~

99.9%，可直接點(diǎn)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(jì)能源”或“未來能源”。

可燃冰

煤礦的礦井中常含有甲烷，煤礦發(fā)生瓦斯爆炸造成人員傷亡的事故時有發(fā)生。你認(rèn)為煤礦應(yīng)采取哪些安全措施？

（1）要嚴(yán)禁煙火，排除一切可能產(chǎn)生火花的因素；（2）注意礦井的通風(fēng)，使在礦井中產(chǎn)生的甲烷盡快散失；（3）要注意對礦井工人進(jìn)行安全意識的教育。探明儲量年產(chǎn)量開采年限石油28.33億噸1.89億噸天然氣32124億立方米851.7億立方米煤3261億噸30.5億噸我國2009年化石能源儲量及年產(chǎn)量15年38年107年按照這樣的化石能源探明儲量和開發(fā)速度，我國的煤、石油、天然氣資源將會很快耗盡。我們應(yīng)該怎么辦？1．節(jié)約能源，提高燃料的利用率；2．開發(fā)和利用新能源。3.合理利用與開發(fā)化石能源討論

在日常生活中你是否遇到過這樣的情況：做飯時，有時燃?xì)庠罨蛎籂t的火焰呈現(xiàn)黃色或橙色，鍋底出現(xiàn)黑色。此時就需要調(diào)節(jié)一下灶具或爐具的進(jìn)風(fēng)口，這是為什么呢？燃?xì)馊紵龝r出現(xiàn)黃色火焰

答：燃料燃燒時需要充足的氧氣。當(dāng)燃?xì)庠罨蛎籂t的火焰呈現(xiàn)黃色或橙色，鍋底出現(xiàn)黑色時，說明氧氣（或空氣）量不足，燃?xì)獍l(fā)生不完全燃燒，因此需要調(diào)節(jié)灶具或爐具的進(jìn)風(fēng)口，以增大氧氣（或空氣）的進(jìn)氣量。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(fèi)資源，而且還會產(chǎn)生大量的CO等物質(zhì)，污染空氣。煤球蜂窩煤燃燒從使用煤球到蜂窩煤，優(yōu)點(diǎn)是更充分的燃燒、節(jié)約燃料、減少污染工廠排放的煙塵三.使用燃料對環(huán)境的影響化石燃料燃燒造成空氣污染主要原因：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燃料燃燒不充分，產(chǎn)生一氧化碳等。未燃燒的碳?xì)浠衔锛疤苛！m粒等排放到空氣中形成浮塵。煤燃燒時生成等污染物，這些污染物反應(yīng)后溶于雨水形成酸雨。酸雨的形成過程SO2和NO2酸雨使樹木大量死亡1908年1969年雕像受酸雨腐蝕，六十年滄桑變化。魚類大量死亡酸雨損害人體健康1．土壤酸化，損害植物生長；2．腐蝕建筑物、金屬材料、文物等；3．污染水流，魚類死亡；4．影響人體健康。酸雨的危害酸雨的防治措施：1、減少二氧化硫的排放。2、用天然氣代替煤。3、大力推廣使用脫硫煤。汽車尾氣的排放3．汽車用燃料的燃燒對空氣的影響CO氣體；未燃燒的碳?xì)浠衔铮坏难趸?；含鉛的化合物和煙塵等。汽車尾氣中的主要污染物有哪些？汽車用的燃料主要是汽油和柴油（1）改進(jìn)發(fā)動機(jī)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）使用清潔能源，如使用壓縮天然氣（CNG）或液化石油氣（LPG）作燃料。（5）在管理上加大檢測尾氣的力度，禁止未達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的汽車上路。（6）在汽油中加入適量乙醇作為汽車燃料，可適當(dāng)節(jié)約石油資源，并在一定程度上減少汽車尾氣的污染。

為了減少汽車尾氣對環(huán)境的污染，目前在燃料和汽車制造技術(shù)方面可以采取什么措施？為了減少汽車尾氣對空氣的污染，目前在燃料使用和汽車制造技術(shù)方面已采取了一些措施；有些城市的部分汽車改用壓縮天然氣(CNG)或液化石油氣(LPG)作燃料，以減少對空氣的污染。

在汽油中加入適量乙醇作為汽車燃料(車用乙醇汽油)，可適當(dāng)節(jié)省石油資源，并在一定程度上減少汽車尾氣的污染。乙醇(C2H5OH)俗稱酒精，可通過高粱、玉米和薯類等發(fā)酵、蒸餾而得到，屬于可再生能源。乙醇在空氣中燃燒時放出大量的熱，可用作酒精燈、內(nèi)燃機(jī)等的燃料。C2H5OH+3O2

2CO2+3H2O

點(diǎn)燃壓縮天然氣汽車加油站能源的利用和開發(fā)隨著人類對能源的需求量日益增長，化石燃料等不可再生能源面臨枯竭的危險，化石燃料對環(huán)境的影響也不容忽視。所以，開發(fā)和利用新能源成為越來越迫切的要求。氫燃料電池城市客車我們知道，電解水可以制取氫氣。實(shí)驗(yàn)室里，我們常用鋅與稀硫酸反應(yīng)來制取氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn+H2SO4

ZnSO4+H2↑

實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的簡易裝置討論

氫氣和天然氣都可以作為燃料。目前，天然氣作為燃料使用已經(jīng)非常廣泛，而氫氣還不能作為燃料被廣泛應(yīng)用。能說出幾點(diǎn)原因嗎?

答：氫氣還不能作為燃料被廣泛應(yīng)用，其重要原因是在自然界中不存在大量的氫氣，故需要人工制取，而其制取成本高、貯存困難，因此作為燃料暫時未能廣泛應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)：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。2．氫氣最清潔的燃料2H2+O22H2O點(diǎn)燃現(xiàn)代社會對能量的需求量越來越大，化學(xué)反應(yīng)提供的能量已不能滿足人類的需求。目前，人們正在利用和開發(fā)許多其他能源，如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕?、生物質(zhì)能和核能等。這些能源的利用，可以部分解決化石能源面臨耗盡的問題，并在一定程度上減少了對環(huán)境的污染。利用不同形式的能量發(fā)電示意圖太陽能電池路燈風(fēng)力發(fā)電地球接收的太陽能（一年）74萬億噸煤燃燒能量特點(diǎn)：極為豐富，又是清潔的、可再生的能源各國都在研究利用太陽熱的問題！太陽能

用于風(fēng)帆助航、風(fēng)力提水、農(nóng)副產(chǎn)品加工、風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)力致熱等風(fēng)能是一種流動空氣產(chǎn)生的動能全球風(fēng)能

被利用1%人類對能源的全部要求利用為牧區(qū)、海島、哨所、高山氣象站及偏遠(yuǎn)地區(qū)提供生活、生產(chǎn)用電風(fēng)能地?zé)崮埽旱厍騼?nèi)部包含的熱能，火山爆發(fā)、地震和溫泉都是地?zé)崮艿谋憩F(xiàn)形式。地球內(nèi)部放出（一小時）熱量6000噸優(yōu)質(zhì)煤燃燒一般用于溫室、育秧、育種、養(yǎng)魚（見彩圖利用地?zé)狃B(yǎng)魚）并將地下天然蒸汽和熱水用于生產(chǎn)和生活。地?zé)崮?/p>

潮汐能：

由潮汐漲落所產(chǎn)生的位能和動能稱為潮汐能

主要用作水磨、水車、農(nóng)副產(chǎn)品機(jī)械的動力和發(fā)電用途：潮汐能揮發(fā)成分含量高，易于著火燃燒，但體積松散，能量密度低太陽能通過光合作用以生物的形態(tài)儲存的能量林產(chǎn)品下腳料、薪柴、秸稈、人畜糞便、水生作物、沼氣和城市生活、生產(chǎn)中的廢棄物等研究方向:定義：種類：特點(diǎn)：（1）轉(zhuǎn)換成氣體燃料和液體燃料（2）改進(jìn)燃燒裝置，提高燃燒熱效率生物能

核燃料蘊(yùn)藏有如此巨大的能量，所以越來越受到人們的重視能量釋放2500噸煤燃燒1千克鈾235