第7单元 课题2 燃料的合理利用与开发（教师版）-2024年初中化学同步（人教版）

第7 单元 课题2 燃料的合理开发与利用 目标任务 预习导学 自主梳理 ►化学反应中的能量变化 ►化石燃料的利用 ►使用燃料对环境的影响 ►能源的利用和开发 效果检测 探究提升 ►环节一 化学反应中的能量变化 ►环节二 化石燃料的利用 ►环节二 使用燃料对环境的影响 ►环节二 能源的利用和开发 课堂总结 强化训练 课程标准 学习目标 1 知道科学和技术有助于解决社会问题，使用科学 和技术时要考虑其对社会和环境的影响，理解科 学、技术、社会、环境的相互关系。 2 认识化学在解决与资源、能源、材料、环境、人 类健康等相关的问题中的作用，体会化学是推动 人类社会可持续发展的重要力量，树立建设美丽 中国、为全球生态安全作贡献的信念； 3 主动践行节约资源、环境友好的生活方式，树立 人与自然和谐共生的科学自然观和绿色发展观。 1 了解化学反应中的能量变化，认识燃料对人 类社会的重要性。 2．知道化石燃料对人类生活起着重要作用， 是不可再生的自然资源。 3．知道石油炼制出的几种主要产品及其用 途，了解燃料充分燃烧的重要性。 4．了解化石燃料对环境的影响。 5．认识使用和开发清洁燃料及各种能源的重 要性。 目标任务 01 预习导学 02 自主梳理 一、化学反应中的能量变化 (一)化学反应按能量变化分类 1、放热反应：氧化反应(特别是燃烧)、金属与酸反应、氧化钙与水反应等； 生石灰与水的反应现象：块状的生石灰变成粉末状，放热。化学方程式+2===()2 2、吸热反应：反应条件为加热或高温的一般为吸热反应。如二氧化碳通过灼热的碳层。 (二)化学反应产生的能量的应用 1、生活中用于做饭、取暖； 2、工业上用于发电、烧制陶瓷、冶炼金属、发射火箭等； 3、利用燃烧产生的爆炸开矿采煤、开山炸石、拆除建筑等。 二、化石燃料的利用 三大化石燃料:煤、石油、天然气 1、煤：主要含碳元素，是复杂的混合物。 煤干馏(隔绝空气加强热)得到焦炭、煤焦油、粗氨水、煤气(主要成分为氢气、甲烷、和一氧化碳等)，这 一过程是化学变化，得到的产品仍然都是混合物。 2、石油：主要含碳、氢元素，是复杂的混合物。 石油分馏(根据各成分的沸点不同将其分离)得到石油气、溶剂油、汽油、煤油、柴油润滑油、石蜡和沥青 等，这一过程是物理变化，得到的产品仍然都是混合物。 3、天然气：主要成分甲烷，化学式4 甲烷是无色无味的气体，难溶于水，密度比空气小。 甲烷燃烧现象：产生蓝色火焰，放出大量热，罩在火焰上方干而冷的烧杯内壁有水珠，罩在火焰上方蘸有 澄清石灰水的烧杯，澄清石灰水变浑浊。化学方程式：4+202 2+22 三、使用燃料对环境的影响 (一)化石燃料中主要含碳、氢元素，还含有硫和氮等。二氧化氮和二氧化硫可引起酸雨。一氧化碳有毒， 二氧化碳会引起温室效应。 (二)酸雨 成因：二氧化硫和二氧化氮等污染物，与空气中的水蒸气反应生成酸，随雨水降落，形成酸雨。 危害：①影响作物生长和人体健康。 ②腐蚀金属材料及建筑物。 ③破坏土壤、植被、森林。造成水体酸化，严重影响水生动植物的生长。 (三)汽车尾气 1、汽车尾气中的主要污染物有哪些？一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘 等。 2、减少汽车尾气对空气污染的措施 (1)改进发动机的燃烧方式，使汽油充分燃料； (2)使用催化净化装置，使有害气体转化成无害物质； (3)使用无铅汽油； (4)禁止不达标车上路； (5)改用压缩天然气或液化石油气作燃料。 (6)乙醇汽油的使用 四、能源的利用和开发 1 氢能 (1)氢气是最清洁的燃料，但由于氢气的制取成本高和贮存困难，作为燃料暂时还不能广泛使用。 优点：①燃烧效率高；②燃烧产物是水，无污染；③资源丰富 (2)实验室制取氢气： ①药品：锌和稀硫酸 ②收集方法是排水法和向下排空气法。 ③原理(化学方程式)：Z ＋ 2S4== = ZS 4＋2↑ 2 乙醇汽油：向汽油中混入一定比例的乙醇。 乙醇俗名叫酒精，化学式25，无色、有特殊香味的液体，易挥发，沸点低，能与水混溶，有可燃性。 燃烧的化学方程式为：25+32 22+32 3 开发其它新能源：太阳能、风能、地热能、潮汐能、核能、生物质能等。 效果检测 1 下列化学反应过程中，吸收热量的是 ．镁与稀盐酸反应 B．铁生锈 ．碳与二氧化碳反应 D．汽油燃烧 【答】 【详解】 、镁与稀盐酸反应放出热量，属于放热反应，错误； B、铁生锈属于缓慢氧化，是放热反应，错误； 、碳与二氧化碳反应条件是高温，属于吸热反应，正确； D、汽油燃烧放出热量，属于放热反应，错误； 故选。 2 下列属于新能源的是 ．天然气 B．石油 ．氢气 D．煤 【答】 【详解】 煤、石油、天然气属于化石燃料，属于传统能源，氢气属于新能源。 故选。 风力发电利用风能，太阳能路灯利用太阳能，核动力潜艇利用核能。风能、太阳能、核能都是新能源。故 填：B 3 下列有关氢气性质、用途的描述，错误的是 ．点燃氢气前一定要检验其纯度 B．氢气在空气中燃烧，产生蓝色火焰 ．氢气是无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气小 D．氢气燃烧后的产物是水，不污染空气，它是理想的清洁、高能燃料 【答】B 【详解】 、氢气具有可燃性，点燃氢气前一定要检验其纯度，说法正确，不符合题意； B、氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，说法错误，符合题意； 、氢气是无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气小，说法正确，不符合题意； D、氢气燃烧后的产物是水，不污染空气，它是理想的清洁、高能燃料，说法正确，不符合题意。 故选B。 4 煤、石油、天然气是重要的化石燃料，下列关于化石燃料的叙述错误的是 ．石油是一种纯净物 B．它们在地球上的蕴藏量都是有限的 ．将煤隔绝空气加热可制得焦炭 D．煤、石油、天然气是不可再生能源 【答】 【详解】 、石油是由多种碳氢化合物组成的，属于混合物，选项错误； B、煤、石油、天然气是重要的化石燃料，但它们不可再生，在地球上的蕴藏量都是有限的，选项正确； 、将煤隔绝空气加热进行焦化可制得焦炭，选项正确； D、煤、石油、天然气是化石燃料，是不可再生的能源，选项正确，故选。 52016 年“冰箭”冲天，中国挺进大火箭时代。 (1)氢气的利用：火箭采用液氢、液氧作为推进剂，其内部温度极低，因此称为“冰箭”，氢气是____(填 序号)。 常规能源 b 绿色能源 不可再生能源 (2)氢气的制取：利用太阳能分解水制2与电解水制2相比，其优点是_______； (3)氢燃料电池是将化学能直接转化为_______，且能量转化效率高达约80%；与化石燃料相比，氢能源的 优点是：①原料来源广，②_______，③燃烧热值高。 (4)实验室制取氢气选择_____和_____(填药品名称)，发生装置选择_____(填“固固加热型”或“固液常温 型”)，收集方法选择_____法或_______法，反应的方程式为_____。 【答】 (1)b (2)节约电能，防止污染环境 (3) 电能 产物为水，无污染 (4) 锌粒 稀硫酸 固液常温型 排水 向下排空气 【解析】 (1)氢气燃烧生成水，无污染，属于绿色能源，氢气可通过电解水等制得，属于可再生能源。 故选b； (2)利用太阳能分解水制2与电解水制2相比，其优点是：可以节约能源，防止污染环境； (3)氢燃料电池是将化学能直接转化为电能； 与化石燃料相比，氢能源的优点是：①原料来源广，②产物为水，无污染，③燃烧热值高； (4)实验室通常用锌粒与稀硫酸反应制取氢气； 该反应属于固液常温型装置； 氢气密度比空气小，难溶于水，可选择向下排空气法或排水法收集； 锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应的化学方程式为： 。 6 天然气 (1)天然气的主要成分是______，也是______的主要成分。 (2)甲烷易燃烧，产生______火焰，放出热量，在其火焰上方罩一个干冷的烧杯，看到的现象是______，再 将烧杯迅速的倒转过来，注入少量的澄清石灰水，振荡，现象是______，证明甲烷中一定含有______元 素，可能含有______元素。写出甲烷燃烧的化学方程式：______。 (3)可燃冰：可燃冰外观像冰，主要含有甲烷水合物(由______分子和______分子组成)，可燃冰埋藏于海底 的沉积物和陆地冻土的岩石中，如果开采中甲烷气体大量泄漏于大气中，将使______更严重。 【答】 (1) 甲烷 沼气 (2) 蓝色 有水珠生成 澄清石灰水变浑浊 碳、氢 氧 (3) 甲烷(4) 水(2) 温室效应 【解析】 (1)天然气的主要成分是甲烷，也是沼气的主要成分。 (2)甲烷易燃烧，产生蓝色火焰，放出热量，在其火焰上方罩一个干冷的烧杯，看到的现象是有水珠生成， 再将烧杯迅速的倒转过来，注入少量的澄清石灰水，振荡，现象是澄清石灰水变浑浊，化学反应前后元素 种类不变，证明甲烷中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。甲烷和氧气点燃生成水和二氧化碳， 。 (3)可燃冰外观像冰，主要含有甲烷水合物(由甲烷分子和水分子组成)，可燃冰埋藏于海底的沉积物和陆地 冻土的岩石中，如果开采中甲烷气体大量泄漏于大气中，将使温室效应更严重。 ►环节一 化学反应中的能量变化 情境材料1 生石灰可以做干燥剂/加热包的原理： + 2 = ()2 注意事项：不可食用，不可入水！ 问题探究1 一、化学反应中的能量变化 1、放热反应：氧化反应(特别是燃烧)、金属与酸反应、氧化钙与水反应等； (1)实验探究——生石灰与水反应 实验操作 在一支试管中加入一小匙干燥的生石灰(或几小块食品袋中的干燥 剂，主要成分是)，再加入约2ml 水，观察现象，并用手轻轻触 碰试管外壁 实验现象 块状的生石灰变成粉末状， 试管壁发烫 实验结论 生石灰和水反应放出热量：+2 == () 2 (2)镁与稀盐酸的反应 现象 产生大量气体；试管发热；镁带逐渐变小(或消失)。 分析 镁与稀盐酸的反应中有热量放出。 化学方程式 Mg ＋ 2l == = Mgl 2＋2↑ 探究提升 03 2、吸热反应：反应条件为加热或高温的一般为吸热反应。如二氧化碳通过灼热的碳层。 二、化学反应产生的能量的应用 1、生活中用于做饭、取暖； 2、工业上用于发电、烧制陶瓷、冶炼金属、发射火箭等； 3、利用燃烧产生的爆炸开矿采煤、开山炸石、拆除建筑等。 要点归纳 典例精讲 【典例1】(广西南宁市第三中学2023-2024 上学期10 月月考)下列过程中，利用了化学反应产生的能量 的是 液氮冷冻麻醉 B 干冰制冷 风力发电 D 炸药定向爆破 【答】D 【详解】、液氮冷冻麻醉过程，氮由液态变为气态吸收热量，没有新物质生成，属于物理变化，无化学反 应发生，选项错误； B、干冰制冷是利用干冰升华吸热，使周围温度降低，没有新物质生成，属于物理变化，无化学反应发生， 选项错误； 、风力发电是利用风力使轮子转动做功发电，没有新物质生成，属于物理变化，无化学反应发生，选项错 误； D、炸药爆破，有新物质生成，属于化学变化，是化学反应产生的热能，选项正确。 故选D。 ►环节二 化石燃料的利用 问题探究2 三大化石燃料:煤、石油、天然气 1 煤 ⑴形成：古代植物遗体经过复杂变化形成的。 ⑵组成：主要含碳元素，是复杂的混合物。 ⑶综合利用：煤干馏(隔绝空气加强热)得到焦炭、煤焦油、粗氨水、煤气(主要成分为氢气、甲烷、和一氧 化碳等)，这一过程是化学变化，得到的产品仍然都是混合物。 2 石油 ⑴形成：古代动植物遗体经过复杂变化形成的。 ⑵组成：主要含碳、氢元素，是复杂的混合物。 ⑶综合利用：石油分馏(根据各成分的沸点不同将其分离)得到石油气、溶剂油、汽油、煤油、柴油润滑油、 石蜡和沥青等，这一过程是物理变化，得到的产品仍然都是混合物。 3 天然气 ⑴形成：古代动植物遗体经过复杂变化形成的。 ⑵主要成分 ①含甲烷的物质：天然气、沼气、瓦斯等。 ②甲烷的性质 物理性质：无色无味的气体，难溶于水，密度比空气小。 B 化学性质——可燃性 实验现象：产生蓝色火焰，放出大量热，罩在火焰上方干而冷的烧杯内壁有水珠，罩在火焰上方蘸有澄清 石灰水的烧杯，澄清石灰水变浑浊。 b 化学方程式：4+202 2+22、 4 合理利用和开发化石燃料 人类目前所消耗的能量主要来自化石能源，而化石能源的形成需要数百万年。资源是有限的，随着人们对 化石能源的使用量日益增长，化石能源正越来越难以满足于人们的需求。 (1)燃烧不充分的缺点：① 产生的热量减少，浪费资源；② 产生等物质，污染空气。 (2)燃料充分燃烧的条件：① 足够的空气或氧气；② 燃料与空气 ( 或氧气 ) 要有足够大的接触面积 。 5．可燃冰 (1)主要成分：甲烷的水合物(由甲烷分子和水分子组成)。 (2)优点：能量高、热值大。 (3)缺点：目前，开采技术不成熟，特别是如果甲烷大量泄漏到空气中，会产生比二氧化碳还严重的温室效 应。 要点归纳 典例精讲 【典例1】(2023 江苏扬州统考中考)关于某可再生能源的描述如下：该能源储量巨大，但阴雨天等因素会 影响其使用。如图为该能源在生活中的运用。该能源是( ) 地热能 B．太阳能 ．水能 D．化石燃料 【答】B 【解析】、地热能是由地壳抽取的天然热能，阴雨天不影响使用，不符合题意；B、太阳能指太阳的热辐 射能，能源储量巨大，但是阴雨天等因素会影响其使用，符合题意；、水能是指水体的动能、势能和压力 能等能量资源，阴雨天不影响使用，不符合题意；D、化石燃料是指煤、石油、天然气等，阴雨天不影响 使用，不符合题意；故选B。 【典例2】(2023 山东烟台统考中考)《汉书》中记载“高奴县洧水可燃”，《梦溪笔谈》中记载“予知其 烟可用，试扫其烟为墨，黑光如漆”。“洧水”即为石油。下列关于“洧水”的说法错误的是( ) ．具有可燃性 B．是不可再生资源，属于纯净物 ．其成分中主要含有、元素 D．其不完全燃烧的产物可用于制墨 【答】B 【解析】、“洧水”即为石油，石油具有可燃性，不符合题意；B、石油属于化石燃料，短期内不能再生， 属于不可再生资源，且石油是由汽油、柴油等混合而成，属于混合物，符合题意；、“洧水”即为石油， 石油中主要含有、元素，不符合题意；D、石油中含碳元素，不完全燃烧生成炭黑，炭黑可用于制墨，不 符合题意。故选B。 【典例3】(2023 湖南长沙统考中考)液氢已应用于航天等领域。目前在生活生产中大量使用氢能源还存在 一定困难，原因是( ) ．氢气本身无毒 B．氢气制取成本高和贮存困难 ．氢气燃烧放出的热量多 D．氢气燃烧产物不污染空气 【答】B 【解析】、氢气本身无毒，是氢能源作为燃料的优点，故选项不符合题意；B、氢气制取成本高和贮存困 难，是氢能源在生活生产中不能大量使用的主要原因，故选项符合题意；、氢气燃烧放出的热量多，是氢 能源作为燃料的优点，故选项不符合题意；D、氢气燃烧产物不污染空气，是氢能源作为燃料的优点，故 选项不符合题意。故选B。 【典例4】(2023·新疆·中考)“西气东输”是将西部的天然气通过管道向东部输送，缓解了东部地区用气难 的问题。 (1)天然气、煤、______被称作三大化石能原。与燃煤相比，使用天然气的优点是______。 (2)“西气东输”输气管道采用的螺纹钢管属于______材料。 (3)天然气的主要成分是______。天然气不充分燃烧易造成锅底出现黑色，此时可调______(填“小“或 “大”)燃气灶的空气进风口。 (4)化石燃料燃烧产生大量二氧化碳，会导致______效应增强。减少二氧化碳的排放有利于实现“碳中和”， 请你提出一条减少二氧化碳排放的可行性建议______。 【答】(1) 石油 污染少 (2)金属 (3) 甲烷/4 大 (4) 温室 少开私家车出行 【详解】(1)天然气、煤、石油被称作三大化石能原；与燃煤相比，使用天然气燃烧不会产生二氧化硫等污 染物或产生较少，优点是产生的污染少； (2)“西气东输”输气管道采用的螺纹钢管是合金，属于金属材料； (3)天然气的主要成分是甲烷；天然气不充分燃烧易造成锅底出现黑色，是燃烧不充分造成的，可以增加氧 气量使燃料充分燃烧，此时可调大燃气灶的空气进风口； (4)化石燃料燃烧产生大量二氧化碳，会导致温室效应增强；少开私家车出行，可以减少二氧化碳的排放有 利于实现“碳中和”。 【典例5】(2023 山东临沂统考中考)化学来源于生活，服务于社会。请根据所学化学知识回答下列问题： (1)天然气的主要成分是甲烷，其化学式为 。 (2)家用净水机常用活性炭除去水中的异味，这是利用活性炭的 。 (3)高锰酸钾 在生活中常用作消毒剂，高锰酸钾中锰元素的化合价为 。 (4)氢燃料电池汽车基本实现碳的“零排放”。写出氢气燃烧的化学方程式 。 【答】(1)4；(2)吸附性；(3)+7；(4) 【解析】(1)天然气的主要成分为甲烷，甲烷化学式为4。(2)活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素和异味。 (3)高锰酸钾 (KM4) 中钾元素化合价为+1 价，氧元素化合价为-2 价，设锰元素化合价为x，根据”化合 物中各元素化合价代数和为零“，则+1+x+(-2)×4=0，解得x=+7。(4)氢气燃烧生成水，反应的化学 方程式为 ►环节三 使用燃料对环境的影响 问题探究3 (一)化石燃料中主要含碳、氢元素，还含有硫和氮等。二氧化氮和二氧化硫可引起酸雨。一氧化碳有毒， 二氧化碳会引起温室效应。 (二)酸雨 1、酸雨的成因：二氧化硫和二氧化氮等污染物，与空气中的水蒸气反应生成酸，随雨水降落，形成酸雨。 2、酸雨的危害：①影响作物生长和人体健康。 ②腐蚀金属材料及建筑物。 ③破坏土壤、植被、森林。造成水体酸化，严重影响水生动植物的生长。 3、预防酸雨破坏的措施： ①提高化石燃料质量，比如：煤的脱硫处理。 ②废气净化处理后再排放。 ③减少化石燃料的使用，多利用无污染的绿色能源，如 水能、潮汐能、太阳能、安全核能等。 (三)汽车尾气 1、汽车尾气中的主要污染物有哪些？ 一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。 2、减少汽车尾气对空气污染的措施 (1)改进发动机的燃烧方式，使汽油充分燃料； (2)使用催化净化装置，使有害气体转化成无害物质； (3)使用无铅汽油； (4)禁止不达标车上路； (5)改用压缩天然气或液化石油气作燃料。 (6)乙醇汽油的使用 要点归纳 典例精讲 【典例1】(四川省成都市第十二中学2023-2024 上学期九月月考)酸雨、温室效应和臭氧层空洞是当今 三大环境问题，其中形成酸雨的