课题２ 燃料的合理利用与开发
你知道日常生活中的燃料有哪些？
【讨论】
柴草、煤、汽油、柴油、煤油（航空）、石蜡、液化石油气、天然气、酒精、氢气、煤气、水煤气（主要成分是H2和CO）等。
一、化学反应中的能量变化：
块状变成粉末状
试管外壁发烫
生石灰与水反应中有热量放出
实验7-3：生石灰与水反应放出热量
CaO+H2O==Ca(OH)2
【实验7—5】镁与盐酸反应
在一支试管中加入几小段镁条，再加入5mL盐酸，观察现象，并用手触摸试管外壁。
镁条表面有大量气泡冒出，镁条逐渐消失。
试管外壁发烫
镁与盐酸反应放出热量
化学方程式：
Mg+ HCl MgCl2+H2
2
↑
放热反应:
可燃物的燃烧、缓慢氧化、金属和酸反应等。
吸热反应:
条件为“加热”和“高温”的反应
化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化。
化学反应一般都会伴随能量的变化，主
要表现为热量的变化。有的化学反应要放出
热量，有的要吸收热量。
CaO+H2O＝Ca(OH)2
Mg+2HCl = MgCl2+H2↑
放出热量
放出热量
吸收热量
CO+CuO===Cu+CO2
∆
吸收热量
人类对能量的利用
生活燃料的利用
利用燃料产生的热量
爆炸产生的热量
食物在体内缓慢氧化放出热量
能量的转化：电池充电时——能转化为—能；使用电池是——能转化为——能。
做饭、取暖等
发电、烧制陶瓷、冶炼金属、发射火箭
开采煤矿、开山炸石、拆除危旧建筑
维持体温和日常生命活动所需要的能量
电
化学
化学
电
炼钢
烧砖
发电
开山炸石
生活中经常使用的燃料有煤、石油
和天然气，我们常称它们为化石燃料。
因为它们都是由古代生物的遗骸经
一系列复杂变化而形成的。化石燃料是
不可再生能源。
化石燃料
1、煤的形成及其组成的主要元
素是什么？
煤是“工业的粮食”
由古代植物遗体埋在地层下，
并在地壳中经过一系列非常复杂的
变化而形成的。
煤和石油
其主要成 分是碳元素，还含有少量H、N、S、O等元素及
无机矿物。
煤是复杂的混合物
焦炭——冶金工业重要原料
煤焦油——化工原料
煤气——燃料
煤气的主要成分为：
氢气　　　H2
甲烷　　　CH4
一氧化碳　CO
其他气体
煤的综合利用
石油是“工业的血液”由古代海洋生物的遗
骸在地壳中
经过 非常复杂的变化而形成的一种
粘稠状液体。（从油井中开采出来的石油
叫原油，不能直接燃烧）
2、石油的形成及其组成的主要元
素是什么？
主要成分碳和氢两种元素，
含有少量S、O、N等，
也是混合物。
给石油加热，组成石油的各物质
的沸点不同，它们就会被先后蒸
馏出来而得到分离，石油的分馏
（化学变化）。
以石油为
原料所制
成的部分
产品
城镇的许多家庭做饭使用
罐装“煤气”，是液化石油气，
这是石油化工产品。液化石油
气是经过加压后压缩到钢瓶中
的，瓶内的压强是大气的7-8倍。
１．石油可直接用作燃料吗？石油产品中有哪
些是常用的燃料？
２．煤气泄漏会造成什么危害？石油罐装液化
石油气在安全上应注意什么？
讨论
（2）煤气泄漏会造成什么危害？使用罐装
液化石油气在安全上应注意什么？
（1）石油可直接用作燃料吗？石油产品中有
哪些是常用的燃料？
不可以；汽油、柴油、（航空）煤油、石蜡、液化石油气等。
【阅读与思考】
会引起煤气中毒或污染空气或引起火灾甚至爆炸；防泄漏引起火灾甚至爆炸、防撞击、防高温等。
天然气
天然气主要是由碳和氢组成的气态化合
物，其中主要的是甲烷（CH4)。
1、甲烷的物理性质
①通常状况下无色、
　无气味气体
②难溶于水
③比空气轻
甲烷是当今最重要的而又相对清洁的化
石燃料，我国是最早利用天然气的国家
在明朝就有记载。
甲烷的存在
（1）甲烷还存在于池沼的底部（常称为沼气）
（2）甲烷还存在于煤矿的坑道中。甲烷混在空气中达到一定程度时，遇火会发生爆炸。
煤矿的矿井中常含有甲烷，煤矿发生瓦斯爆炸造成人员伤亡的事故时有发生。你认为煤矿应采取哪些安全措施？
（1）要严禁烟火，排除一切可能产生火花的因素；
（2）注意矿井的通风，使在矿井中产生的甲烷尽快散失；
（3）要注意对矿井工人进行安全意识的教育。
（3）生活垃圾、动植物残体、动物的排泄物等经过发酵也能产生甲烷。
天然气
天然气主要是由碳和氢组成的气态化合
物，其中主要的是甲烷（CH4)。
1、甲烷的物理性质
①通常状况下无色、
　无气味气体
②难溶于水
③比空气轻
点燃甲烷的现象：
该实验说明甲烷含什么元素？
2.化学性质：
可燃性
【实验7—4】甲烷的燃烧
点燃前，要先检验甲烷的纯度！！！
【现象】
①纯净的甲烷能在空气中安静地
燃烧，产生蓝色火焰；
②烧杯发烫（放出大量的热）；
③烧杯壁上出现水珠，倒入烧杯中
的澄清石灰水变浑浊。
【结论】
CH4+ O2 H2O+ CO2
2
2
点燃
【思考】
这个实验说明甲烷中含有哪些元素？
化石燃料要经过数百万年才能形成非
一日之功，是不可再生的生能源，人
类目前掠夺式的开采，将使化石燃料
最终被耗尽。因此人类应该考虑如何
合理利用化石燃料。
问题：化石燃料是不是取之不尽的？
化石燃料形成的时间非常长，储量有限。化石
燃料属于不可再生能源。人类目前消耗的能量主要
来自化石燃料。
在不久的将来，我们将面临严重的能源危机！
我国2009年我国化石能源基础储量和年产量
我国2009年化石能源储量及年产量
15年
38年
107年
可怕的战争！
伊拉克石油资源丰富，为争夺石油，美政府官员从不讳言宣称：控制伊拉克石油！从而发起战争！
石油没了
汽车不动了
我又该如何面对？
一切可能乱了
按照这样的化石能源探明储量和开发速度，我国的煤、石油、天然气资源将会很快耗尽。我们应该怎么办？
．节约能源，提高燃料的利用率；
．开发和利用新能源。
由此可见，人类的生存也面临着严重的
挑战，必须采取以下措施：
1、节约能源，提高燃料的利用率：
节约能源最重要的是使燃料充分燃烧。
使燃料充分燃烧的条件：
燃烧时要有足够多的空气
燃料与空气要有足够大的接触面积。
燃烧不充分不仅使燃料产生的热量减少，无谓的浪费资源，而且还会产生大量的有害气体，污染空气。
2、合理利用与开发化石能源：

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），还含有少量二氧化碳气体。能像固体酒精一样直接点燃，被形象地称为“可燃冰”。
可燃冰燃烧图
可燃冰的学名为“天然气水合
物”，是天然气在0℃和30个
大气压的作用下结晶而成的
“冰块”。“冰块”里甲烷占80%
 99.9%，可直接点燃，燃烧后
几乎不产生任何残渣，污染比煤、
石油、天然气都要小得多。西方
学者称其为“21世纪能源”或“未来能源”。
可燃冰
1立方米这种可燃冰燃烧，相当于164立方米的
天然气燃烧所产生的热值。据粗略估算，在地
壳浅部，可燃冰储层中所含的有机碳总量，大
约是全球石油、天然气和煤等化石燃料含碳量
的两倍，海底可燃冰的储量够人类使用1000年。
据专家估计，全世界石油总储量在2700亿吨到
6500亿吨之间。按照目前的消耗速度，再有
50－60年，全世界的石油资源将消耗殆尽。
可燃冰的发现，让陷入能源危机的人类看到
新希望。
然而要从海底将这些东西发掘出来，却并非
易事。科学家们认为，这种矿藏哪怕受到最小的
破坏，甚至是自然的破坏，就足以导致甲烷气的
大量散失，从而使大气中的温室气体含量急剧增
加，它所产生的后果将是不堪设想的。世纪之交，
在一座新能源的宝库面前，人们不得不审慎从事
——谁能肯定它不是潘朵拉的盒子？万一打开了
就关不上了呢？
有关专家估计目前发现的可燃冰储量大约是化石燃料总和的2倍，具有能量高，燃烧值大等优点。它将能替代化石燃料的新能源。可燃冰埋藏在海底的岩石中，目前开采在技术上还存在很大困难。甲烷是一种高效的温室气体，可燃冰的开采如果方法不当，释放出的甲烷扩散到大气中，会造成地球的温室效应比二氧化碳更加严重。所以，开采的关键是解决技术上的问题，同时也必须考虑环境保护。
资料：

使用燃料对环境的影响
1、煤的燃烧
思考1：煤中主要含哪种元素，可能还含哪些元素？
碳元素
硫元素
氮元素
CO 有毒气体
CO2 温室效应
SO2
NO2
酸雨
思考2：这此元素燃烧后生成哪些物质？
讨论：根据上述实验，试说明酸雨可能对环境造成什么样的破坏，应采取怎样的防止和保护措施？
农业
森林
桥梁
文物
人体健康
工厂排出的烟尘污染空气
河流严重污染，死鱼随处漂流
酸雨破坏，枝枯叶败
雕像受酸雨腐蚀，六十年沧桑变化
1908年 1969年
1．土壤酸化，损害植物生长；
2．腐蚀建筑物、金属材料、文物等；
3．污染水流，鱼类死亡；
4．影响人体健康。
酸雨的危害
酸雨的防治措施：
1、减少二氧化硫的排放。
2、用天然气代替煤。
3、大力推广使用脱硫煤。
2、化石燃料造成对空气的污染，主
要有以下原因：
（1）.燃料中的一些杂质如硫等燃烧时，产
生空气污染物如二氧化硫；
（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炭粒、尘粒等
排放到空气中形成浮尘。
汽车尾气的排放
3．汽车用燃料的燃烧对空气的影响
CO气体；
未燃烧的碳氢化合物；
氮的氧化物；
含铅的化合物和烟尘等。
汽车尾气中的主要污染物有哪些？
汽车用的燃料主要是
汽油和柴油
（1）改进发动机的燃烧方式，以使汽油能充分燃烧。
（2）使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质。
（3）使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。
为了减少汽车尾气对环境的污染，目前在燃料和汽车制造技术方面可以采取什么措施？
（4）使用清洁能源，如使用压缩天然气（CNG）或液化石油气（LPG）作燃料。
（5）在管理上加大检测尾气的力度，禁止未达到环保标准的汽车上路。
（6）在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料，可适当节约石油资源，并在一定程度上减少汽车尾气的污染。
使用压缩天然气[CNG]燃料的汽车
液化石油气[LPG]汽车加气站
1．乙醇
俗称：酒精，化学式为C2H5OH。
四、能源的利用和开发
物性：无色、有特殊香味的液体，易挥发，沸点低，能与水混溶。
清洁能源：天然气、乙醇和氢气
化性：可燃性
C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O
点燃
（可再生能源）
制备：含淀粉、糖的植物经发酵、蒸馏而成。
环保又节能的沃尔沃生物乙醇燃料车
优点：可再生、环保； “绿色”能源；燃烧产物基本上不污染环境。
用途：用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃料
2．氢气
2H2+O2 2H2O
点燃
特点：燃烧产物无污染，是最清洁的燃料。
优点：①资源丰富，可再生；②无毒、极易燃、燃烧放热多；③燃烧产物是水，几乎不产生有害气体和颗粒物，不污染环境。
缺点：①制取成本高；②贮存、运输困难。
物性：无色无味的气体，难溶于水，密度最小
化性：可燃性、还原性
氢气的实验室制法
药品: 锌和稀硫酸（或稀盐酸）
原理: Zn + H2SO4== ZnSO4 + H2↑
Zn + 2HCl == ZnCl2 + H2↑
制法：
制取氢气的发生装置
收集装置
排水法收集氢气
向下排空气法收集氢气
排水法收集氢气
向下排空气法收集氢气
新能源的种类有太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。
开发新能源的作用：解决化石能源枯竭，减少环境污染。
新能源：
利用不同形式的
能量发电示意图
太阳能汽车
居民太阳能热水器
返回
新疆风力发电机
法国潮汐能电站
返回
秦山核电站
返回
冰岛地热
西藏羊八井地热电厂
返回
乙醇燃料汽车
返回
沃尔沃
（瑞典沃尔沃公司）
液氢燃料电池概念车———氢动一号 （美国通用汽车公司）
返回
新疆维吾尔自治区
上海
西气东输克拉２气田投产供气
太阳能电池
风力发电
1．下列关于石油的叙述中不正确的是（ ）
A．石油是一种化工产品
B．石油是一种混合物
C．可利用石油产品发电
D．将石油分馏可得多种产品

2．下列过程属于物理变化的是（ ）
A．煤在隔绝空气的条件下加强热
B．煤的形成
C．石油的形成
D．从石油里分馏出汽油等
A
D
3．下列说法不正确的是（ ）
　　A．太阳能、水能、风能是可持续发展的能源
　　B．煤、石油、天然气三种矿石燃料是永不枯竭的能源
　　C．地下水资源不能无限量地开发利用
　　D．大量排放SO2、NO2等气体，会形成酸雨
4．氢气是一种绿色能源，科学家们最新研制出利用太阳能产生激光，再用激光使海水分解得到H2的新技术，其中海水分解可用方程式用2H2O 2H2↑+O2↑表示。下列说法不正确的是（ ）
A．水分解产物不污染环境
B．TiO2是催化剂
C．该技术可将太阳能转化为氢能
D．在海水分解过程中应不断添加TiO2
D
TiO2
谢谢！