第二節(jié) 化石燃料的利用
化石燃料的燃燒
1.化石燃料包括煤、石油和天然氣,屬于 不可再生 (填“可再生”或“不可再生”)能源。
2.化石燃料的主要成分是由 碳 、 氫 元素組成的高能量物質(zhì)。
3.燃燒產(chǎn)物:
4.燃料的選擇:
是否易于 點(diǎn)燃 、使用是否 安全 、是否生成 污染性氣體 、是否易 儲(chǔ)存 和 運(yùn)輸 。
化石燃料的綜合利用
1.石油的綜合利用:
(1)石油煉制。
①原理:利用石油中各成分 沸點(diǎn) 不同,用蒸餾的方法,將它們一一分離出來(lái)。
②產(chǎn)品:通過(guò)煉制可以獲得 汽油 、 煤油 、液化石油氣等石油產(chǎn)品。
(2)輝煌的石油化工:石油中的大分子斷裂,小分子重新組合為大分子,從而轉(zhuǎn)化成為塑料、合成橡膠、合成纖維、藥物和染料等。
2.煤的綜合利用:
(1)煤的 氣化 :煤CO、CH4、H2等
(2)煤的 焦化 :煤焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣,屬于 化學(xué) 變化
(3)煤的 液化 :煤汽油、煤油、柴油等
3.能源危機(jī):
(1)原因:化石燃料儲(chǔ)量有限、不可再生。
(2)解決方法:合理開(kāi)采、綜合利用,尋找替代資源,如使用新能源:太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿取?br>【漫畫(huà)助學(xué)】
煤、石油中都含有氮、硫等元素,燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生SO2、NOx等有毒氣體污染環(huán)境,故煤和石油應(yīng)當(dāng)適當(dāng)處理后再利用。
【生活鏈接】
灌裝“煤氣”不是煤氣而是液化石油氣,它是石油化工的一種產(chǎn)品,主要成分有丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等。
【易錯(cuò)提醒】
煤和石油都是混合物,石油分餾是利用石油中各成分的沸點(diǎn)不同,屬于物理變化。
探究點(diǎn) 燃燒產(chǎn)物的探究
結(jié)合以下燃燒的實(shí)驗(yàn)回答有關(guān)問(wèn)題
【探究問(wèn)題】
1.以甲烷為例,燃燒是將 化學(xué)能 轉(zhuǎn)化為 熱能 ,而氫氧燃料電池則是把
化學(xué)能 轉(zhuǎn)化成 電能 。安全起見(jiàn)氫氣與甲烷在使用前必須 檢驗(yàn)氣體純度 。
2.思維拓展結(jié)合以上實(shí)驗(yàn),歸納出探究可燃物元素組成的思路方法。
提示:一般采用燃燒法測(cè)定可燃物的元素組成。依據(jù)為質(zhì)量守恒定律,反應(yīng)前后物質(zhì)中元素的質(zhì)量和種類(lèi)都不變。與氧氣反應(yīng)的生成物中所有的元素均來(lái)自于可燃物自身和氧氣,驗(yàn)證出生成物從而就能確定參加反應(yīng)的物質(zhì)的元素種類(lèi)。
【素養(yǎng)遷移】
如何鑒別氫氣、甲烷和一氧化碳三種氣體?
提示:鑒別方法
根據(jù)火焰顏色不易鑒別氫氣、一氧化碳和甲烷。三種
氣體燃燒產(chǎn)物不同,可根據(jù)三種氣體在空氣中的燃燒產(chǎn)物不同來(lái)鑒別。
①鑒別原理
只生成水的是氫氣;只生成二氧化碳的為一氧化碳;生成水和二氧化碳的是甲烷。
②操作方法:在火焰上方罩一干燥的冷燒杯,若觀察不到有水霧出現(xiàn),證明該氣體是一氧化碳。若觀察到有水霧出現(xiàn),再迅速把燒杯倒過(guò)來(lái),向燒杯內(nèi)注入少量澄清石灰水并振蕩,石灰水變渾濁,該氣體是甲烷;不變渾濁,該氣體是氫氣。
【典例】鑒別氫氣、一氧化碳和甲烷可以根據(jù)(D)
A.顏色 B.溶解性 C.可燃性 D.燃燒后產(chǎn)物
【變式訓(xùn)練】
有三瓶無(wú)色無(wú)味的氣體X、Y、Z,它們分別是甲烷、氫氣、一氧化碳中的一種,分別點(diǎn)燃三種氣體,用干燥的冷燒杯罩在火焰上方,只有X和Z火焰上方的燒杯內(nèi)壁有水滴出現(xiàn),燃燒后分別向燒杯中注入少量澄清的石灰水,振蕩,只有Y和Z的燒杯內(nèi)石灰水變渾濁。則X、Y、Z分別是(A)
A.H2、CO、CH4 B.CH4、CO、H2
C.CO、CH4、H2D.CO、H2、CH4
1.(2020·鐵嶺中考)下列不屬于化石能源的是(B)
A.煤 B.太陽(yáng)能 C.石油 D.天然氣
2.據(jù)《易經(jīng)》記載:“澤中有火”“上火下澤”,“澤”指湖泊池沼;“澤中有火”是對(duì)某氣體在湖泊池沼水面上起火現(xiàn)象的描述。該氣體是指(C)
A.COB.H2
C.CH4D.O2
3.(2021·東平期末)用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)、飛機(jī)和輪船的燃料主要是從石油中分離出來(lái)的。如圖中最先分離出來(lái)的是(D)
A.重油B.潤(rùn)滑油C.汽油D.石油氣
4.(2020·自貢中考)頁(yè)巖氣是指蘊(yùn)藏于頁(yè)巖層中的天然氣,是一種新開(kāi)發(fā)的能源。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)
A.頁(yè)巖氣的主要成分是甲烷
B.頁(yè)巖氣是不可再生能源
C.其完全燃燒的化學(xué)方程式為2CH4+3O22CO+4H2O
D.頁(yè)巖氣燃燒放出熱量
5.將石油加熱煉制,不可能得到的產(chǎn)品是(A)
A.煤焦油B.潤(rùn)滑油
C.柴油D.煤油
6.下列說(shuō)法正確的是(A)
A.石油是一種混合物
B.可燃冰是可再生能源
C.煤燃燒時(shí)只生成二氧化碳
D.“西氣東輸”的“氣”是指氫氣
7.用裝置F收集了一瓶純凈的甲烷氣體,在裝置G中進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn)。
(1)可用水將F中的氣體壓出,通入G中,那么,水應(yīng)從 b 端(填“a”或“b”)注入。
(2)點(diǎn)燃后燒杯內(nèi)壁看到的現(xiàn)象是 燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)水霧 ,同時(shí)還生成二氧化碳?xì)怏w,設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明: 將一內(nèi)壁涂有澄清石灰水的燒杯罩在火焰的上方,觀察到石灰水變渾濁說(shuō)明有二氧化碳生成 。
1.(2021·東營(yíng)質(zhì)檢)某高速液化石油氣槽罐車(chē)發(fā)生爆炸,造成巨大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。液化石油氣、天然氣都是家庭最常用的燃料,一旦發(fā)生泄漏就有發(fā)生劇烈爆炸的危險(xiǎn)。下列關(guān)于“用氣”安全的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(D)
A.連接管道閥門(mén)至燃?xì)庠畹南鹉z管一定要定期更換,以免因老化破損而漏氣
B.燃?xì)庠钭詈脦в小跋ūＱb置(熄滅保護(hù)裝置)”,一旦爐灶熄火會(huì)自動(dòng)關(guān)閉燃?xì)怆姶砰y
C.一旦發(fā)現(xiàn)燃?xì)庑孤?應(yīng)迅速關(guān)閉燃?xì)忾y門(mén),打開(kāi)門(mén)窗通風(fēng),請(qǐng)專(zhuān)業(yè)人士維修
D.查找燃?xì)庑孤c(diǎn)的簡(jiǎn)單方法是,用燃著的打火機(jī)沿管道慢慢查找
2.燃料和能源與生活息息相關(guān),下列說(shuō)法正確的是(D)
A.石油是一種清潔能源,也是一種可再生能源
B.炒菜時(shí)油鍋著火,應(yīng)立即用水澆滅
C.“鉆木取火”通過(guò)摩擦提高木材的著火點(diǎn)
D.燃?xì)庠罨鹧娉霈F(xiàn)黃色,鍋底出現(xiàn)黑色時(shí),可增大灶具進(jìn)風(fēng)口
3.(2020·福建中考改編)合理利用化石燃料資源,是人類(lèi)不斷探索的課題。某城市家用燃料的使用經(jīng)歷了下圖所示的過(guò)程,并將逐步向理想燃料發(fā)展。
(注:括號(hào)中的物質(zhì)是對(duì)應(yīng)燃料的主要成分)
(1)CH4、C3H8兩種物質(zhì)中,氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的是 CH4 (填化學(xué)式)。
(2)倡導(dǎo)“家用燃料低碳化”的意義是 緩解溫室效應(yīng)(或其他合理答案) 。
(3)煤和水蒸氣高溫下反應(yīng)即可制得CO和H2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為 C+H2O
CO+H2 。
(4)隨著全球能源使用量的增長(zhǎng),化石燃料等不可再生能源將日趨枯竭。請(qǐng)?zhí)岢鲆粋€(gè)緩解能源危機(jī)的設(shè)想: 開(kāi)發(fā)使用新能源(或其他合理答案) 。
4.應(yīng)用化學(xué)知識(shí)“身邊的化學(xué)”——體驗(yàn)“家庭燃料的變遷”我國(guó)近50年來(lái)家庭燃料變遷:煤或木柴→液化石油氣或管道煤氣→天然氣
(1)天然氣和煤都是 不可再生 (選填“可再生”或“不可再生”)能源,天然氣的主要成分是 CH4 (填化學(xué)式),寫(xiě)出其燃燒的化學(xué)方程式 CH4+2O2
CO2+2H2O 。
(2)從源頭上減少和消除污染是“綠色化學(xué)”的重要理念。工業(yè)燃煤會(huì)產(chǎn)生大氣污染物SO2,SO2造成的環(huán)境污染問(wèn)題主要是 SO2排放到空氣中會(huì)造成酸雨 。為減少SO2的排放,煤燃燒時(shí)加入CaO進(jìn)行“固硫”。煤燃燒時(shí)需不斷鼓入空氣,“固硫”最終生成CaSO4。“固硫”的化學(xué)方程式是 2CaO+2SO2+O22CaSO4 。
(3)充分燃燒天然氣和煤各1 kg產(chǎn)生CO2和SO2的質(zhì)量如圖所示。
(證據(jù)推理)各級(jí)政府推廣“利用天然氣代替煤作家庭燃料”,分析以上資料可知實(shí)施該項(xiàng)舉措的科學(xué)依據(jù)是 可以減少SO2的排放 。
(聯(lián)系實(shí)際)為防止燃?xì)庑孤┰斐晌ｋU(xiǎn),使用天然氣的家庭“將報(bào)警器安裝位置確定在燃?xì)庠罡浇鼔Ρ诘纳戏健?這是基于天然氣具有 密度比空氣小 的性質(zhì)。
(反思拓展)保護(hù)生態(tài)環(huán)境是建設(shè)“人類(lèi)命運(yùn)共同體”的重要組成部分,我國(guó)科學(xué)家正在利用和開(kāi)發(fā)H2等新能源,在一定程度上減少對(duì)環(huán)境的污染。

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