枪火游侠虎牙:第七单元课题2　燃料和热量

2011年中考化学总复习教学案

知识·巧学·升华

一、化石燃料

化石燃料包括煤、石油、天然气，是不可再生能源。

1.煤

煤俗称“工业的粮食”，是古代植物遗体埋在地下经过长期复杂的变化而形成的复杂混合物，主要含有碳元素，此外，还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素，以及无机矿物质。以煤作燃料主要是利用煤与氧气反应释放大量热量。将煤隔绝空气加强热(干馏)可分解成焦炭、煤焦油和焦炉气等多种有用的物质，从而使煤得到综合利用。这一过程可表示为：

2.石油

石油俗称“工业的血液”，是古代海洋生物的遗骸埋在地下经长期复杂的变化形成的，石油是一种黏稠状液体，由沸点不同的化合物组成，主要含有碳、氢元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。将石油加热炼制，利用石油中各成分的沸点不同，将它们分离，可以得到不同的产品。如汽油、煤油、柴油、润滑油等，它们具有广泛的用途。这一过程可表示为：

3.天然气

天然气的形成与石油相同，在有石油的地方一般都有天然气存在。天然气的主要成分是甲烷。甲烷(CH4)是无色无味的气体，极难溶于水，易燃烧，燃烧时产生明亮的蓝色火焰，生成水和二氧化碳，CH4＋2O2CO2+2H2O。把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，就可产生甲烷，这对于解决我国农村的燃料问题，提高农家肥料的肥效，改善农村卫生条件以及发展农业生产等有着十分重要的意义。

4.化石燃料的合理开采和节约使用

煤、石油和天然气等化石燃料是不可再生的资源，面临被耗尽的危险，应合理开采、综合利用并节约使用。使燃料充分燃烧，对于节约能源、减少环境污染非常重要。

要点提示

使燃料充分燃烧通常考虑两点：一是燃烧时要有足够多的空气(或氧气)；二是燃料与空气(或氧气)要有足够大的接触面积。燃料燃烧不充分时，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一氧化碳等物质，污染空气。

二、化学反应的能量变化

1.吸热和放热

物质发生化学反应的同时，常常伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即有放热现象或吸热现象。有些化学反应是放热的，如物质的燃烧、铝与盐酸的反应等，这些都称为放热现象；有些反应是吸热的，如一氧化碳、木炭还原氧化铜的反应，碳与二氧化碳的反应，高锰酸钾受热分解等，这些都称为吸热现象。

2.人类生活对化学能量的利用

(1)生活燃料的利用：如做饭、取暖等。

(2)利用燃烧产生的能量：发电、烧制陶瓷、冶炼金属、发射火箭等。

(3)利用爆炸产生的巨大能量：开山炸石、拆除危旧建筑等。

(4)利用食物在体内发生化学反应放出的热量，可维持体温和日常活动所需的能量。

联想发散

在远古时代，我们的祖先就会使用天然火，他们用火烘烤食物，驱赶野兽，还用火照明，防寒。火的使用，增强了人们适应自然的能力。人类使用的燃料，从最早的柴草、木柴，到煤、石油、天然气，发展到今天的许多新型燃料，燃料的燃烧在人类社会发展过程中起着相当重要的作用。

问题·思路·探究

问题1：化石燃料燃烧对环境有哪些污染？

思路：

(1)煤中含有少量的硫、氮等元素，在燃烧时会排出二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)等污染物，它们溶于水会形成酸雨。因此为了保护环境，应该使用脱硫煤。

(2)汽车尾气中的主要污染物是一氧化碳、氮的氧化物和未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物、烟尘等。

(3)燃料燃烧对空气造成的危害主要有两点：①形成酸雨(主要由二氧化硫等气体造成)；②形成温室效应(主要由二氧化碳、甲烷、氟氯烃、一氧化二氮等造成)。

探究:(1)煤的燃烧

因煤中含有少量的硫、氮等元素，在燃烧时会排出二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)等污染物，它们溶于水会形成酸雨。酸雨不仅影响人的健康和植物生长，还会造成对自然资源以及建筑物等的破坏。煤若燃烧不充分还会产生有毒气体一氧化碳(CO)污染空气。因此，应尽量减少使用原煤作燃料。

(2)汽车用燃料的燃烧

①汽车用燃料是汽油或柴油。它们燃烧会产生一氧化碳、氮的氧化物和未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物、烟尘等，合称尾气。排到空气中，会对空气造成污染，损害人体健康。

②为减少汽车尾气对空气的污染，需采取：

a.改进发动机的燃烧方式，以使燃料能充分燃烧；

b.使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质；

c.使用无铅汽油，禁止含铅物质排放；

d.加大检测尾气的力度，禁止尾气未达到环保标准的汽车上路；

e.使用清洁燃料，例如压缩天然气(CNG)或液化石油气(LPG)；

f.在汽油中添加适量酒精制成乙醇汽油等。

(3)化石燃料燃烧，造成对空气污染的原因

①燃料中的杂质如硫等燃烧时，产生空气污染物，如SO2等；

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。

（4）化石燃料中天然气是清洁能源。

相比之下由于天然气的主要成分是甲烷，甲烷的含碳量相对较小，燃烧较完全，燃烧产物是二氧化碳和水，所以它对大气的污染较轻，通常称为清洁能源。

问题2：煤矿的矿井里常含有甲烷，煤矿发生瓦斯爆炸造成人员伤亡的事故时有发生。你认为煤矿应采取什么安全措施？

思路：本题考查化学知识在安全生产方面的应用。甲烷是可燃性气体，在矿井里和空气混合在一起，遇到明火，就可能剧烈燃烧而引起爆炸。故应采取严禁烟火、通风透气等措施。  探究：应采取的措施是：(1)严禁烟火，排除一切可能产生火花的因素；

(2)通风透气，使矿井里产生的甲烷尽快散失等。

典题·热题·新题

例1：下列说法正确的是（　　）

A.天然气就是甲烷，所以它是纯净物

B.煤和石油中，含量最多的元素是碳元素

C.煤不可再生，而石油可再生

D.天然气主要是由碳和氢组成的气态碳氢化合物

思路解析：化石燃料是古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的，它们都是混合物，也都是不可再生资源；煤中主要含碳元素，而石油中主要含碳、氢两种元素。

答案：D

深化升华

天然气和甲烷是两个概念，要注意概念的区别，天然气的主要成分是甲烷，除了甲烷外还有一些其他的物质。

例2：2002年世界杯足球赛开幕式和揭幕战在汉城兰芝岛上举行，世人瞩目的足球场下面填埋着汉城人15年的垃圾，垃圾产生的沼气为足球场提供了部分能源。

(1)沼气燃烧的化学方程式是　　　。

(2)下列说法正确的是(填序号)　　　　　　。

①把秸秆、杂草等废弃物放在密闭池中发酵可以产生沼气

②沼气的应用对解决农村燃料问题、改善环境有重要意义

③沼气的主要成分——甲烷是一种最简单的碳氢化合物

④点燃沼气与空气的混合气体可能发生爆炸

思路解析：沼气的主要成分是甲烷(CH4)。甲烷是最简单的碳氢化合物，具有可燃性，煤矿矿井里的瓦斯爆炸主要就是甲烷与空气混合遇明火造成的。

答案：(1)CH4＋2O2CO2＋2H2O　（2）①②③④

深化升华

本题以社会热点为背景,将沼气的产生、主要成分、化学性质以及用途有机结合进行命题，考查运用课本知识解决实际问题的能力。

例3：请仔细阅读下列文字，然后完成有关问题。

(1)煤是一种常用的化石燃料。家庭用煤经过了从“煤球”到“蜂窝煤”的变化。以前人们把煤粉加工成略大于乒乓球的球体，后来人们把煤粉加工成圆柱体，并在圆柱体内打上一些孔(如图)。请你分析这种变化的优点是　　　　　　　。



(2)煤燃烧时会产生许多污染物。据资料显示，冬天空气中二氧化硫含量会增多，请你分析造成这一现象的可能原因是　　　　　　。为了减少煤燃烧对环境造成的污染，可将水蒸气通过炽热的煤层制得较清洁的水煤气(主要成分是CO和H2)，请你写出反应的化学方程式：　　　　　　。

(3)水煤气用管道输送到千家万户，这便是我们常说的家用煤气。煤气厂常在家用煤气中掺入少量具有难闻气味的气体，其目的是                                   。

思路解析：从煤的制作结构上可以看出，蜂窝煤是疏松多空的，便于与空气接触，而煤球是实心的，与空气的接触面积小。

答案：(1)增大煤与氧气的接触面积，使其充分燃烧

(2)冬天用煤量增大，燃烧时产生的二氧化硫增多　C＋H2OCO＋H2

(3)便于及早发现煤气泄漏，以防引起中毒

深化升华

本题密切联系生产、生活实际，将考查的知识点放在熟悉的生活情景中，让人感到自然、可亲。本题主要涉及燃料充分燃烧、煤的组成以及安全使用煤气的有关知识。