新人教版九年级化学上册例题精讲：第7单元课题2燃料的合理利用与开发 7页

1 课题 2 燃料的合理利用与开发 答案： (1)放出热量 (2)吸收热量 (3)石油 (4)CH4＋2O2=====点燃 CO2＋2H2O (5)二氧化硫 (6) 二氧化氮 (7)燃烧时要有足够的空气 (8)燃料与空气要有足够大的接触面 (9)C2H5OH＋ 3O2=====点燃 2CO2＋3H2O (10)最理想 (11)2H2＋O2=====点燃 2H2O 1．化学反应中的能量变化 (1)实验探究 实验操作 实验现象 结果分析 出现热气腾腾现象，试管外壁发烫 生石灰与水反应放出热量 (2)化学变化中的能量变化 ①化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，其表现为热 量的变化。 ②有些反应是放热的，称为放热现象，如物质的燃烧等。 ③有些反应是吸热的，称为吸热现象，如碳与二氧化碳的反应等。 谈重点 吸热反应与放热反应 一个化学反应是吸热还是放热，与其反应条件并无直接 关系，即反应条件加热的反应不一定是吸热反应，反应条件不加热的反应，也不一定是放热 反应。 (3)能量的利用 ①生活燃料的利用：做饭、取暖等。 ②利用燃料产生的热量： 发电、陶瓷、水泥、发射火箭。 ③爆炸产生的能量：开山炸石、拆除违规建筑。 ④食物在体内发生缓慢氧化放出热量：维持体温和日常活动所需的能量。 【例 1】人类生活需要能量。下列能量转化的例子中不是因化学变化产生的是( ) A．燃起篝火烘烤食物 B．太阳能热水器烧水 C．绿色植物将太阳能转化为化学能 D．煤燃烧发电 解析：化学变化中伴随着能量的变化，物质燃烧、光合作用都属于化学变化，其能量变 化由化学变化产生；用太阳能热水器烧水，没发生化学变化，是太阳能转化成了热能。 2 答案：B 2．化石燃料的利用 (1)化石燃料 三大化石燃料是煤(工业的粮食)、石油(工业的血液)、天然气。它们都是混合物，都是 不可再生能源。 ①煤 a．性质：黑色固体，有光泽，具有可燃性。 b．组成元素：主要含碳元素，还含有少量氢、氮、硫、氧等元素。 c．形成：古代植物遗体深埋在地下，经过一系列复杂的变化而形成。 d．综合利用：将煤隔绝空气加强热，可以使煤分解成许多有用的物质，如焦炭、煤焦 油、煤气等 ，这个过程叫煤的干馏，是化学变化。 ②石油 a．性质：黑色黏稠状的液体。 b．组成元素：主要含有碳、氢元素。 c．形成：古代动植物遗体深埋在地下，经过复杂的变化而形成的。 d．综合利用：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，可得到 不同的产品，这个过程叫石油的分馏，是物理变化。 辨误区 煤、煤气与罐装煤气的区别 ①煤是生活中常用的燃料，但由于煤燃烧对空气的污染严重，因此可把煤加工成煤气使 用。煤气的主要成分是氢气、甲烷、一氧化碳等；②罐装“煤气”不是煤气而是液化石油气， 它是石油化工的一种产品，主要成分有丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等物质。 ③天然气 a．成分 天然气的主要成分是甲烷(CH4)，还含有其他的气态碳氢化合物，属于混合物。 b．甲烷的性质 性质 描述 物理性质 无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气小 化学性质 易燃烧，产生明亮的蓝色火焰，放出热量，化学方程式： CH4＋2O2=====点燃 CO2＋2H2O ④沼气 沼气的主要成分也是甲烷，它可以由秸秆、杂草、人畜粪便等放在密闭的沼气池中发酵 产生，属于可再生资源。人们可利用沼气煮饭、发电，沼气肥是很好的农家肥。沼气的利用 为农民解决了燃料问题，又改善了人们的生活环境。 煤、石油、天然气都是化石燃料，均不可再生，哪种燃料较清洁呢？ 是天然气啊，因为它既不含硫，又不 含氮，不会产生二氧化硫和二氧化氮，它 还 是气体燃料，燃烧更充分。 【例 2—1】以下说法违背科学事实的是( ) A．煤、石油、天然气是当今世界上最主要的化石燃料，它们都是混合物 B．把煤隔绝空气加强热制取焦炭是化学变化 C．石油加热蒸馏出多种产品是化学变化 D．煤燃烧时产生污染的元素是硫和氮 解析：三大化石燃料都是混合物，煤炭组成以碳元素为主；石油组成以众多有机物为主； 天然气以 CH4 为主。煤隔绝空气加强热属于煤的干馏，是化学变化，石油蒸馏分离是物理变 化。煤中含有 S、N 等杂质元素，燃烧时产生大气污染物 SO2、NO2 等。 答案：C (2)合理利用与开发化石能源 ①化石能源不可再生，越来越难以满足人类的需求。 ②使燃料充分燃烧的措施： 一是燃烧时要有足够多的空气； 二是燃料与空气要有足够大的接触面积。 3 ③充分燃烧的优点：使燃料充分燃烧，对于节约能源、减少环境污染非常重要。 ④不充分燃烧的缺点：产生的热量减少，浪费资源，产生 CO 等物质，污染空气。 ⑤新型化石能源——可燃冰 可燃冰主要含有甲烷水合物，可以燃烧。可燃冰将成为未来新能源，但目前在开采技术 上还存在着困难。 释疑点 可燃冰是可燃烧的冰吗 可燃冰不是冰，其主要成分为甲烷水合物，燃烧反应 为 CH4＋2O2=====点燃 CO2＋2H2O。 【例 2—2】学校食堂为了让煤充分燃烧，达到节能减排的目的，下列措施中正确合理 的是( ) A．增加煤的用量 B．粉碎煤块 C．提高锅炉的耐热性 D．减少空气通入量 解析：解答本题的关键是明确：①燃料充分燃烧时要有足够多的空气；②燃料与空气要 有足够大的接触面。粉碎煤块的目的是增大煤与空气的接触面积。 答案：B 3．使用燃料对环境的影响 (1)煤的燃烧 ①煤的燃烧产生的空气污染物 煤的燃烧产生 的空气污染物 固体污染物 粉尘 气体污染物 SO2、NO2、CO ②酸雨的形成、危害及防治措施 酸雨的 形成 煤燃烧时会排放出 SO2、NO2 等污染物，这些气体溶于雨水 中，会形成酸雨 酸雨的 危害 ①危害人体健康；②造成水体酸化，影响水生动植物生长； ③破坏土壤、植被、森林；④腐蚀金属及建筑物 酸雨的 防治 ①减少 SO2 等气体向大气的排放；②开发新能源；③使用 脱硫的燃料 辨误区 酸雨的形成与 CO2 有关吗 酸雨是由 SO2、NO2 等污染物引起的，与 CO2 无关。 (2)汽车用燃料的燃烧 ①汽车尾气中含有的主要污染物 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大气污染物。 ②减少汽车尾气对空气污染的措施 a．改进发动机燃烧方式，使汽油充分燃烧。 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．使用清洁能源，例如压缩天然气(CNG)和液化石油气(LPG)，在汽油中添加适量酒精 制成乙醇汽油等。 e．在管理上加大检测尾气的力度，禁止尾气没有达到环保标准的汽车上路。 (3)化石燃料燃烧造成空气污染的原因 ①燃 料中的杂质如硫、氮等燃烧时，产生空气污染物，如 SO2、NO2 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)车用乙醇汽油 ①乙醇(C2H5OH)俗称酒精，可通过高粱、玉米和薯类等发酵、蒸馏制得，属于可再生能 源。 ②乙醇有可燃性，燃烧时放出大量的热，可用作酒精灯、内燃机的燃料。 C2H5OH＋3O2=====点燃 2CO2＋3H2O ③车用乙醇汽油：将乙醇和汽油按照一定的比例混合形成的一种汽车燃料，属于混合物， 可节省石油资源和有效地减少汽车尾气的污染，还可促进农业生产。 4 【例 3】酸雨是当今严重的环境污染之一，产生这种现象的主要原因是过度燃烧煤和石 油。以下措施中，能减少酸雨产生的是( ) ①少用煤炭作燃料 ②把工厂的烟囱升高 ③燃料脱硫 ④将酸化的土壤加石灰改良 ⑤利用太阳能开发氢能源 A．①②③⑤ B．①③⑤ C．②③④ D．③④⑤ 解析：酸雨主要是由 SO2、NO2 等物质造成的，只要减少 SO2、NO2 等物质的排放就能减少 酸雨的形成，所以①③⑤都正确 ；②中烟囱的升高不能减少 SO2、NO2 等物质的排放，所以 ②错误；④中将酸化的土壤加石灰改 良，属于治理污染的措施，不能吸收空气中的 SO2、NO2， 故错误。 答案：B 4．能源的利用和开发 (1)氢能源 ①优点：氢气本身无毒；完全燃烧时放热量多；燃烧后产物是水，无污染。 ②实验室制法 药品和反应原 理 锌粒和稀硫酸 Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑ 反应装置 收 集装置 ③目前大量使用氢能源存在的困难是氢气的制取成本高和贮存困难。 (2)其他能源 太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能和核能。这些能源的利用，可以部分解决化 石能源面临耗尽的问题，并减少对空气的污染。 【例 4】(湖南株洲中考)2011 年 3 月日本大地震导致了核泄漏的重大灾难，引发了全球 对能源开发利用的大讨论，下列说法正确的是( ) A．核能是目前最安全、最清洁，最主要的能源 B．大量开采化石燃料以满足社会发展的需要 C．大量电解水生产氢气是开发氢能的唯一途径 D．推广使用太阳能、风能可以减少对环境的污染 解析：目前最清洁的能源是太阳能；化石燃料属于不可再生能源，应该合理开发利用； 电解水制氢气需要耗费大量电能，不可取，故 A、B、C 均错误。 答案：D 5．能源、资源、环境、经济与社会的可持续发展 目前，在生活和生产中，传统能源是化石燃料。传统能源存在利用率低、污染严重、易 引发温室效应等缺点。 (1)化石燃料不可再生，储量有限，且污染严重。所以，我们需要寻找新能源，这些能 源的标准是廉价、易得、环保，有利 于社会的可持续发展。 (2)煤、石油、天然气、乙醇都是含碳的燃料，大量燃烧会使大气中二氧化碳含量升高， 导致温室效应。 5 (3)氢气燃烧无任何污染。 【例 5】(实际应用题)煤、石油在地球上的蕴藏量是有限的，因此人类必须( ) A．用电解水的方法制得氢气作能源 B．大量砍伐树木作燃料 C．开发太阳能、核能等新能源 D．停止使用煤、石油 解析： A × 电解水制氢气，能耗大、速率慢，得不偿失 B × 大量砍伐树木会破坏生态环境 C √ 开发利用新能源是解决能源危机的措施之一 D × 目前情况下不能停止使用煤和石油 答案：C 6．氢气、一氧化碳和甲烷的比较 (1)相同点 ①都是可燃性气体。 ②点燃前一定要检验纯度。 (2)不同点 ①火焰颜色：氢气为淡蓝色；一氧化碳为蓝色；甲烷为明亮 的蓝色。 ②燃烧产物：氢气燃烧生成水；一氧化碳燃烧生成二氧化碳；甲烷燃烧生成水和二氧化 碳。 ③是否有还原性：氢气、一氧化碳有还原性，甲烷无还原性。 ④物质类别：氢气是单质，一氧化碳和甲烷是化合物。 (3)鉴别方法 根据火焰颜色不易鉴别氢气、一氧化碳和甲烷。三种气体燃烧产物不同，可根据三种气 体的在空气中的燃烧产物不同来鉴别。 ①鉴别原理 只生成水的是氢气；只生成二氧化碳的为一氧化碳；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烧杯，若观察不到有水雾出现，证明该气体是一 氧化碳。若观察到有水雾出现，再迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入少量澄清石灰水并振荡， 石灰水变浑浊的，该气体是甲烷；不变浑浊的，该气体是氢气。 【例 6】(探究题)查阅资料知：①CuSO4 是白色粉末，遇少量水可转化为蓝色晶体，在 实验中常用于检验是否有水存在，②CH4 与 CuO 不反应。又知某气体 X 是由 H2、CH4、CO 中的 一种或几种组成的，为验证气体成分，现设计了如下图所示的装置进行实验。 (1)若甲中 CuO 由黑色变成亮红色，乙中 CuSO4 不变色，丙中石灰水变浑浊，则气体 X 中一定有________，一定没有________，可能有________。 (2)若甲中 CuO 由黑色变成亮红色，乙中 CuSO4 变成蓝色，丙中石灰水无变化，则气体 X 中一定有________，一定没有________，可能有________。 (3)若甲中 CuO 由黑色变成亮红色，乙中 CuSO4 变成蓝色，丙中石灰水变浑浊，则气体 X 中一定有________，可能有________。 6 思维流程： 解析：H2、CH4、CO 中，能与 CuO 反应的为 H2 和 CO，把 CuO 还原成 Cu。H2 若与 CuO 反应 可生成 H2O，可通过 CuSO4 的颜色改变来判断是否有水生成，从而确定气体 X 中是否含 H2。 CO 与 CuO 反应可生成 CO2，通过石灰水是否变浑浊来判断是否有 CO2 生成，进而可推测气体 X 是否含 CO，甲烷不与 CuO 反应，所以它就成为可能存在的气体。 答案：(1)CO H2 CH4 (2)H2 CO CH4 (3)H2 和 CO CH4 7．比较氢气、氧气、二氧化碳的实验室制法 氢气 氧气 二氧化碳 装置 ① ② ③ 原料 锌与稀硫酸 H2O2 与 MnO2 或 KMnO4 或 KClO3 与 MnO2 大理石与 稀盐酸 收集 向下排空气法 或排水法 向上排空气法或 排水法 向上排 空气法 注：①： ②： ③： 【例 7】(探究题)结合以下常用实验仪器(或装置)的示意图，回答相关问题： 7 (1)写出下列装置的名称。A____________、D____________。 (2)用上图 ABE H 仪器组装一套装置制 O2，对应的化学方程式为________________。若 用装满水的 F 收集 O2，气体应从________(填“a”或“b”)端通入。 (3) 实 验 室 制 氢 气 的 化 学 方 程 式 为 ______________________________________________； 请用上图所示的仪器组装一套实验室制 CO2 的装置：(填编号)________。 (4)在家里，你可用________和________(填名称)反应来制得 CO2。 解析：用装满水的装置 F 制 取氧气，实质上是用排水法收集氧气，水从长管 a 端流出， 气体应从短管 b 端通入。(3)在实验室中，制取二氧化碳的反应物是固体和液体，反应不需 要加热，因此应选用试管(或锥形瓶)作反应容器，并选用铁架台竖直固定试管，试管(或锥 形瓶)口部的塞子选用 G，还应选择长颈漏斗插入双孔橡皮塞。因此，选用的制取二氧化碳 的仪器组合是 ABDG 或 CDG 或 ACDG。(4)家庭中含碳酸钙的物质较多，如鸡蛋壳、大理石、 石灰石等含丰富的碳酸钙。家庭中常备有食醋，食醋能与碳酸钙发生反应生成二氧化碳。小 苏打或纯碱也是家庭中常备物质，它们都能与食醋反应生成二氧化碳。 答案：(1)铁架台 长颈漏斗 (2) 2KMnO4 =====△ K2MnO4＋ MnO2＋ O2↑ (或 2KClO3=====MnO2 △ 2KCl ＋ 3O2↑) b (3) Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑ ABDG(或 CDG 或 AC DG) (4)小苏打(鸡蛋壳、大理石等) 白醋