第七單元燃料及其利用課題2燃料的合理利用與開發課本核心知識點精講知識點1化學反應中的能量變化放熱現象吸熱現象含義有些化學反應在產生新物質的同時,還放出熱量,這種現象是放熱現象有些化學反應在產生新物質的同時,還吸收熱量,這種現象是吸熱現象反應實例氧化鈣和水的反應：CaO+H2O=Ca(OH)2碳與二氧化碳的反應：C+CO2eq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))2CO應用人類需要的大部分熱量都是化學反應提供的知識點2化石燃料的利用化石燃料是由古代生物的遺骸經過一系列復雜變化而形成的，主要包括煤、石油、天然氣等。化石燃料是不可再生能源。1.煤(1)組成：主要含有碳元素，是組成復雜的混合物。(2)綜合利用2.石油(1)組成：由多種成分組成的混合物，主要含有碳、氫兩種元素。(2)綜合利用特別提醒：將煤隔絕空氣加強熱，可以使煤分解成許多有用的物質，是化學變化；利用石油中各成分的沸點不同，加熱煉制石油，將各成分分離，可得到不同的產品，是物理變化。3.天然氣(1)組成：天然氣主要含有由碳和氫組成的氣態碳氫化合物，其中最主要的是甲烷。(2)甲烷的物理性質：通常情況下，甲烷是無色、無味的氣體，難溶于水，密度比空氣小。(3)甲烷的化學性質：可燃性。4.燃料的充分燃燒使燃料充分燃燒的條件：一是燃燒時要有足夠的氧氣(或空氣)；二是燃料與氧氣(或空氣)有足夠大的接觸面積。拓展延伸可燃燒的“冰”-“可燃冰”可燃冰的主要成分是甲烷水合物，存在于海底的沉積物、陸地凍土的巖石中。同等條件下，可燃冰燃燒產生的能量比傳統的化石燃料要多得多，而且燃燒后幾乎不產生任何殘渣和廢氣，可燃冰將成為未來新能源。例：(2022北京平谷期末)天然氣是常用的家用燃料。(1)化石燃料有煤、________和天然氣等。(2)天然氣(主要成分CH4)充分燃燒的化學方程式為________________________________________。(3)若天然氣燃燒不充分，火焰呈黃色，鍋底會出現黑色物質，此時可將灶具的進風口________(填“調大”或“調小”)。【答案】(1)石油(2)CH4+2O2eq\o(\s\up4(點燃),\s\do4(＝))CO2+2H2O(3)調大【解析】(2)在點燃的條件下，甲烷與氧氣反應生成二氧化碳和水。(3)若天然氣燃燒不充分，可以將灶具的進風口調大，增大氧氣的量，使燃料充分燃燒。知識點3使用燃料對環境的影響1.化石燃料燃燒對環境的影響(1)化石燃料燃燒產生的空氣污染物(2)酸雨2.車用燃料燃燒對環境的影響(1)目前，多數汽車使用的燃料是從石油中分離出來的汽油或柴油。(2)汽車尾氣中的主要污染物有一氧化碳、未燃燒的碳氫化合物、氮的氧化物、含鉛化合物和煙塵等。(3)減少汽車尾氣污染的措施①改進發動機的燃燒方式，以便燃料充分燃燒；②使用催化凈化裝置，使有害氣體轉化為無害物質；③使用無鉛汽油，禁止含鉛物質排放；④改用壓縮天然氣(CNG)和液化石油氣(LPG)作燃料；⑤在汽油中添加適量的乙醇制成乙醇汽油；⑥在管理上加大檢測尾氣的力度，禁止未達到環保標準的汽車上路。3.乙醇(C2H5OH)(1)物理性質：俗稱酒精，有特殊香味的無色液體，易揮發。(2)制取：可由高粱、玉米和薯類等發酵、蒸餾制得。(3)用途：用作酒精燈、內燃機等的燃料；汽油中加入適量乙醇制成車用乙醇汽油，節省石油資源，減少汽車尾氣污染。(4)完全燃燒的化學方程式：C2H0H+3O2eq\o(\s\up4(點燃),\s\do4(＝))2CO2+3H2O。知識點4能源的利用和開發1.氫氣是一種理想的能源(1)氫氣本身無毒，燃燒產物只有水，被認為是最清潔的燃料。燃燒的化學方程式為2H2+O2eq\o(\s\up4(點燃),\s\do4(＝))2H2O。(2)氫氣作為未來能源的三大優點：①來源廣；②放熱多；③無污染。(3)氫氣作為燃料的缺點：制取成本較高，貯存和運輸比較困難。(4)氫氣的實驗室制法①反應原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。②發生裝置為固液常溫型裝置，收集裝置為排水集氣裝置或向下排空氣集氣裝置。③簡易裝置：如圖所示。2.新能源展望正在利用和開發的新能源有太陽能、核能、風能、地熱能、潮汐能等。開發利用新能源既可部分解決化石能源面臨耗盡的問題，又可在一定程度上減少對環境的污染。核心素養全解：思維開放全面發展 環境保護與能源開發素養解讀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，化石燃料對環境的影響也不容忽視。所以，要求我們關注與化學有關的環境與能源等社會熱點問題，認識環境保護和能源合理開發及利用的重要性，熱愛并尊重自然，培養綠色生活方式和可持續發展理念，在增強自身環保意識的基礎上，關注知識的遷移和應用能力，在對化學問題的理解與應用中提升社會責任感。典例剖析：例：(2022云南昆明期中)閱讀下列材料，回答問題。聯合國《生物多樣性公約》第十五次締約方大會2021年10月11日在昆明召開，會議全程實現“碳中和”即綠色、安全、智慧、節儉的理念。會議通過新建碳匯林等方式來抵消本次會議產生的溫室氣體。化石能源(石油、天然氣、煤炭等)是應用最廣泛的能源。當提出“碳中和”后，能源結構正在向多元、清潔、低碳轉型。其中太陽能的利用是熱門研究方向之一。例如，通過光催化可將H2O、CO2轉化為H2、CO、CH4、CH3OH(甲醇)等燃料。在新能源的開發和利用中，化學起著不可替代的作用。(1)比較圖中2015、2030和2050年各項能源結構規劃，所占比例降低的是________(填名稱)。(2)甲醇完全燃燒生成水和二氧化碳，寫出該反應的化學方程式：________________________________________。(3)下列做法符合該會議理念的是________(填字母序號)。A.大會會場提供桶裝飲用水，鼓勵與會人員自帶水杯B.使用電子宣傳冊并公開下載方式，利用郵件方式向外賓傳達相關信息C.酒店房間不提供一次性洗漱用具，鼓勵自帶洗漱用具D.燃放大量煙花爆竹慶祝會議的順利召開(4)為實現“碳中和”，生活中你可以做的是________________________________________(寫一條)。【答案】(1)石油、煤炭(2)2CH3OH+3O2eq\o(\s\up4(點燃),\s\do4(＝))2CO2+4H2O(3)ABC(4)出行時多乘坐公共交通工具(或盡量不用一次性餐具等)【解析】本題考查了科學態度與社會責任的學科素養。(3)燃放大量煙花爆竹慶祝會議的順利召開，會造成環境污染，不符合題述會議的理念。課后分層優化測試夯基知識梳理知識點1化學反應中的能量變化1.(2022山東惠民期末)下列變化中實現了由化學能轉化成電能的是 ()A.利用電熱器取暖 B.利用水力發電 C.手電筒中使用干電池 D.利用蠟燭照明2.(2022遼寧葫蘆島期末)下列敘述正確的是 ()A.化學反應中都會放熱 B.化學反應伴隨著能量變化C.在化學反應中只有燃燒放熱 D.人類利用的熱量都是通過化學反應獲得的3.化學變化中通常伴隨著能量轉化，這是因為不同的物質包含的化學能大小不同，在化學變化中物質具有的化學能可以轉變為熱能、光能或電能等。(1)舉出一個從環境中吸收熱量的物理變化的例子：________________________________________。(2)鎂條燃燒時，化學能轉化為________能和________能。(3)電解水時需要通電，則此過程是________能轉化為________能。知識點2化石燃料的利用|4.(2021山東濱州中考)下列燃料不屬于化石燃料的是 ()A.煤 B.石油 C.天然氣 D.氫氣5.(最新原創)中國石化在塔里木盆地順北油氣田發現的億噸級油氣區，對我國進一步提升能源供應能力、保障國家能源安全具有重要意義。(1)石油主要含有________元素。石油加熱煉制得到的產品中，可用于汽車燃料的是________(寫一種)。(2)液化石油氣是石油化工的一種產品，是一種家庭常用的燃氣。使燃料充分燃燒，對于節約能源非常重要，若燃氣灶的火焰呈現了黃色或橙色，鍋底還變黑，此時就需要________(填“調大”或“調小”)灶具的進風口。(3)石油等化石燃料是不可再生能源，科學家已發現海底埋藏的新能源是________。6.(教材P138變式題)石油是一種重要的工業原料，工業上利用石油中各成分的沸點不同將它們分離開來。如圖是石油分餾的過程。請回答下列問題：(1)石油是________(填“混合物”或“純凈物”)，是一種不可再生的能源。(2)石油分餾的過程屬于________(填“物理”或“化學”)變化。(3)石油分餾得到的液化石油氣是一種常見的燃料，主要由丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等氣體組成，其在空氣中充分燃燒的產物與甲烷相同。試寫出丙烷在空氣中充分燃燒的化學方程式：________________________________。知識點3使用燃料對環境的影響7.(2021天津中考)第24屆冬季奧運會于2022年在北京舉辦，為落實“綠色冬奧”的理念，冬奧會使用的汽車燃料從環保的角度考慮，最理想的是 ()A.氫氣 B.天然氣 C.酒精 D.汽油8.(2021四川綿陽中考)化石燃料的使用促進了經濟發展，也帶來了一些問題，如對環境造成不良影響，造成資源枯竭等。下列說法錯誤的是 ()A.我國大力推廣脫硫煤，有助于減少酸雨 B.埋于海底的可燃冰將來可能替代化石燃料 C.使用乙醇汽油作燃料，可節約石油資源 D.使發動機內汽油充分燃燒可減少CO2排放知識點4能源的利用和開發9.(2022甘肅會寧期末)能源問題是制約人類社會發展的重要因素，開發新能源已成為科學家的重要任務。下列不屬于新能源的是 ()A.天然氣 B.核能 C.太陽能 D.地熱能10.(2022北京通州期末)2021年10月19日，“北京城市副中心綠色發展論壇(2021)”在城市綠心活力匯舉行。(1)目前人們使用的燃料大多來自化石燃料，如煤、________和天然氣。(2)論壇介紹綠心公園多處屋頂粘貼了柔性光伏，每年可發電46萬度。除太陽能外，下列利用了新能源發電的是________(填字母序號)。A.風能發電 B.地熱能發電 C.潮汐能發電(3)論壇介紹將CO2滲透到水泥混凝土和砂漿中，與氫氧化鈣反應達到永久固碳目的。請寫出發生反應的化學方程式：________________________________________________________________________________。(4)倡導“低碳”生活，應從生活中的點滴做起。下列做法符合“低碳”理念的是________(填字母序號)。A.雙面使用紙張 B.垃圾分類處理 C.自帶布袋購物 D.多用一次性餐具提優強化練習11.(2021湖南益陽中考改編，14，)物質發生化學變化時伴隨有能量變化。下列說法正確的是 ()A.鎂與鹽酸反應能吸熱B.人類利用的能量都是通過化學反應獲得的C.化學能可轉變成電能，如天然氣燃料電池已被應用于城市客車的驅動電源D.碳與二氧化碳反應能放熱12.(2021遼寧沈陽中考，10，)下列關于能源的說法錯誤的是 ()A.風能、太陽能都是新能源 B.化石能源包括煤、石油和氫氣C.化學電池可以將化學能轉化為電能 D.對能源要進行合理開發和利用13.(2022河南汝陽期末，12，)下列關于燃料與燃燒的說法中錯誤的是 ()A.燃料充分燃燒要考慮有足夠的空氣、燃料與空氣有足夠大的接觸面積B.天然氣是比煤、石油更加清潔的化石燃料C.汽油中加入適量乙醇作為汽車燃料可減少汽車尾氣的污染D.石油裂解后可得到汽油、煤油、柴油等一系列產品14.(2021江蘇常州中考，15，7)中國將力爭2030年前實現碳達峰，2060年實現碳中和。科研人員正致力于甲醇(CH3OH)一氫氣能源體系(如圖)的研究。下列關于該方案的說法錯誤的是 ()A.該研究有利于控制二氧化碳排放實現碳達峰 B.有望解決氫氣應用中貯存和輸送的瓶頸問題C.經壓縮機形成高壓氫過程中分子間空隙變小 D.原位制氫過程指將CH3OH分解成H2和CO215.(2021遼寧大連中考，22，)目前人類生活、生產需要的大部分能量來自化石燃料的使用。大連市家用燃料經歷了“煤→液化石油氣→煤氣→天然氣”的變化過程。結合下表提供的信息，完成相關問題。(1)煤作為家用燃料時，常將煤餅制成蜂窩狀使用(如圖所示)，可提高其利用率。說明其中的原理。(2)相同質量的煤氣和液化石油氣均完全燃燒，煤氣產生的二氧化碳更少。解釋原因。(3)與煤氣相比，以天然氣為家用燃料除了可以避免中毒外，還具有哪些優點？(寫兩條)16.(2020安徽宿城一中第三次月考，11，)隨著經濟的發展，能源與環境成為人們日益關注的問題。(1)煤、________和________常稱為化石燃料。(2)燃煤發電時，將煤塊粉碎成煤粉，其目的是________________________________________。(3)化石燃料燃燒都會產生二氧化碳，它是空氣中含量最多的溫室氣體，為減少它的排放，科學家致力于研究將過多的二氧化碳和氫氣在催化劑和加熱的條件下反應，轉化為水和甲烷。該反應的化學方程式為________________________________________________。(4)“綠色化學”的特點之一是“零排放”。一定條件下，二氧化碳和氫氣可以按照不同比例反應，生成下列物質。其中二氧化碳和氫氣反應，只生成一種產物就能實現“零排放”，這種產物是_______(填字母序號，下同)。A.甲醇(CH4O) B.甲酸(CH2O2) C.乙醇(C2H6O) D.乙酸(C2H4O2)(5)下列措施中，有利于降低大氣中二氧化碳含量的是________。A.大量使用化石燃料 B.植樹造林，增大植被面積C.將二氧化碳變廢為寶，循環利用素養能力培優17.[變化觀念與平衡思想]煤是社會生產、生活中重要的能源，工業上常把煤進行氣化處理，使煤變成清潔能源，其流程如圖所示。資料：I.水煤漿由煤(主要含碳)與水混合而成，經過氣化器后轉化為CO2和H2。Ⅱ.在氣化器中發生了兩個反應：①C+H2O(g)eq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))CO+H2；②CO+H2Oeq\o(\s\up4(高溫),\s\do4(＝))CO2+H2o(1)煤屬于________(填“純凈物”或“混合物”)，煤在進入氣化器之前，將其粉碎與水混合制成水煤漿的目的是____________________________________________________________________。(2)在氣化器內發生的兩個反應中，反應前后化合價發生變化的元素有________(寫元素符號)。(3)煅燒爐中發生反應的化學方程式是________________________________________。(4)該生產流程中CaO循環再利用的目的是________________________________________。18.[科學態度與社會責任]2020年9月22日，國家主席習近平在第75屆聯合國大會上宣布：中國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，2060年前實現“碳中和”。為達成這一目標，一方面要減少碳排放，另一方面要盡量吸收不可避免的碳排放。(1)生活中我們要樹立“低碳”理念，下列符合這一理念的是________(填字母)。A.露天焚燒秸稈 B.使用節能電器 C.大力發展火力發電(2)化石燃料的消耗會增加碳排放。充分燃燒1000g天然氣和1000g煤產生CO2和SO2的質量如圖所示，則燃燒________(填“天然氣”或“煤”)產生的氣體更易導致酸雨。開發和使用清潔能源勢在必行，氫氧燃料電池工作時能實現碳的“零排放”，是因為氫氣和氧氣反應的生成物只有________(寫化學式)。(3)使用膜分離法把CO2從空氣中分離出來，該過程中發生了____________________(填“物理變化”或“化學變化”)；以二氧化碳和氨氣合成尿素[CO(NH2)2]是固定和利用二氧化碳的成功范例，反應的化學方程式為CO2+xNH3eq\o(\s\up5(高溫、高壓),\s\do3(＝))CO(NH2)2+H2O,配平該化學方程式，x等于________。(4)目前，科學家正在研究將二氧化碳和氫氣在催化劑的作用下轉化成液態甲醇(CH3OH)和水，寫出反應的化學方程式：____________________________________________________________。

【參考答案及解析】課題2燃料的合理利用與開發夯基知識梳理1.C利用電熱器取暖，是將電能轉化為熱能；利用水力發電，是將機械能轉化為電能；手電筒中使用干電池，干電池的工作原理是將化學能轉化為電能；利用蠟燭照明，是將化學能轉化為熱能和光能。2.B化學反應伴隨著能量變化，有的吸收熱量，有的放出熱量；并不是只有燃燒才放熱，如氧化鈣和水反應的過程中也放熱；人類利用的熱量并不都是通過化學反應獲得的，如太陽能、核能等。3.【答案】(1)水由液態變為氣態(合理即可)(2)光熱(3)電化學【解析】(1)水由液態變為氣態，由固態轉化為液態等過程都需要吸收熱量。(2)鎂條燃燒時會發出耀眼的白光，并放出熱量，化學能轉化為光能和熱能。(3)電解水的過程中，電能轉化為化學能。4.D氫氣不屬于化石燃料。5.【答案】(1)碳、氫汽油(或柴油等)(2)調大(3)可燃冰【解析】(2)燃氣灶的火焰呈現了黃色或橙色，鍋底還變黑，這是氧氣不足導致燃氣燃燒不充分，此時需要調大灶具的進風口。6.【答案】(1)混合物(2)物理(3)C3Hg+5O2eq\o(\s\up4(點燃),\s\do4(＝))3CO2+4H2O【解析】(1)工業上利用石油中各成分的沸點不同能分離出多種物質，說明石油是混合物。(2)石油分餾得到其他產品的過程中，沒有新物質生成，屬于物理變化。(3)丙烷在空氣中充分燃燒生成二氧化碳和水。7.A氫氣燃燒的產物只有水，無污染。從環保的角度考慮，氫氣是最理想的燃料。8.D發動機內汽油充分燃燒可減少一氧化碳等污染物的排放，但不能減少二氧化碳的排放。9.A天然氣屬于化石燃料，不屬于新能源；核能、太陽能及地熱能都是新能源。10.【答案】(1)石油(2)ABC(3)CO2+Ca(0H)2=CaCO3↓+H2O(4)ABC【解析】(1)化石燃料主要包括煤、石油和天然氣。(2)太陽能、核能、風能、地熱能和潮汐能等都是正在利用和開發的新能源。(3)氫氧化鈣與二氧化碳反應生成碳酸鈣沉淀和水。(4)多用一次性餐具會增大資源的消耗，增加二氧化碳的排放，不符合“低碳”理念。提優強化練習11.C鎂與鹽酸反應放出熱量；人類利用的能量還可以通過其他途徑獲取，如太陽能、風能等；二氧化碳和碳在高溫的條件下反應，需要吸收熱量。12.B化石能源包括煤、石油和天然氣等，氫氣不是化石能源。13.D根據各成分