化石燃料及其利用

2022-12-09 05:09:02 字數 4464 閱讀 3943

知識梳理

1.當今社會的三大化石燃料為和________。

答案:煤石油天然氣

2.化石燃料是由遠古時代動植物和其他生物的遺體,經幾億年時間,在地球內部的熱量和壓力作用下形成的,所以它屬於________資源。(填「可再生」「不可再生」)

答案:不可再生

3.三大化石燃料的成分

(1)煤主要含_______元素,除此之外,還含有少量的等元素。它是複雜的混合物。

(2)石油主要含_______元素,除此之外,還含有少量的等元素。它也是複雜的混合物。

(3)天然氣主要成分為氣體。它也屬於混合物。

答案:(1)碳硫、氮 (2)碳、氫硫、氮 (3)甲烷

4.化石燃料的燃燒

煤、石油、天然氣都是由碳氫化合物組成的,碳元素燃燒生成氫元素燃燒生成

答案:co2 h2o

5.化石燃料的燃燒,造成對空氣汙染的原因

(1)燃料中某些元素如硫、氮等燃燒時,產生空氣汙染物有等。

(2)燃料燃燒不充分,產生有毒氣體

答案:(1) so2、no2 (2)co

6.化石燃料的綜合利用

煤、石油、天然氣不僅是重要的能源,還是重要的化工資源。試舉出化石燃料綜合利用的例子:

(1(2

(3答案:(1)用石油為原料生產塑料、橡膠、合成纖維等

(2)使煤在氧氣不足的情況下發生不完全燃燒,從而轉化為既可作燃料氣,又可作化工原料的co、ch4、h2等

(3)把煤隔絕空氣加熱,將煤分解為焦炭、煤焦油、焦爐氣(含有co、ch4、h2、co2等 )

疑難突破

如何判斷石油的分餾、煤的焦化(乾餾)、煤的氣化分別屬於物理變化還是化學變化?

剖析:(1)石油的分餾:在分餾塔內給石油加熱,不同溫度時分別由液體汽化出來,經冷凝分離,這種操作叫做分餾。原理是利用石油中各物質沸點的不同,讓它們逐一汽化出來。

(2)煤的焦化(乾餾):把煤隔絕空氣加熱,將煤分解為焦炭、煤焦油、焦爐氣(含有co、ch4、h2、co2等)的過程。此過程中生成了多種新物質。

(3)煤的氣化:使煤在氧氣不足的情況下發生不完全燃燒,從而轉化為既可作燃料氣,又可作化工原料的co、ch4、h2等。此過程中也生成了多種新物質。

問題**

問題據報道:2023年全國死於煤礦瓦斯**的人數達3000多,如此大的數目讓人觸目驚心。安全重於一切,如何消除生產和生活中的不安全因素、學會不同惡劣環境下的逃生方法,顯得尤為重要起來。

當你遇到下述緊急情況時,你應當怎樣做呢?

(1)發現家中煤氣洩漏。

(2)進入久未開啟的菜窖。

(3)進入煤礦坑道。

**:(1)煤氣主要成分為co氣體,co有毒,主要表現在它能夠結合人體內的血紅蛋白,使人窒息死亡。另外,co氣體具有可燃性,與空氣混合均勻後,遇明火會發生**。

要開啟家中的門窗進行通風,切忌開燈或打**報警,開燈或打**產生的靜電火花可能會引起煤氣**。

(2)由於菜的呼吸作用,菜窖內氧氣減少,二氧化碳氣體增多,人貿然進入可能會因缺氧而導致窒息死亡。

(3)煤礦坑道內有瓦斯氣體,瓦斯氣體是甲烷和空氣的混合氣體。甲烷具有可燃性,與空氣混合均勻後遇明火會發生**。根據甲烷的性質和煤礦的密封性,通風是主要的。

典題精講

例1 (2010天津中考) 某氣體可能含有co、ch4、h2、n2中的一種或兩種。該氣體在足量的氧氣中充分燃燒後,將全部生成物依次通過濃硫酸和氫氧化鈉溶液,發現濃硫酸和氫氧化鈉溶液的質量都有增加,則該氣體的成分不可能是( )

和和 和h2

思路解析根據題中資訊:「濃硫酸和氫氧化鈉溶液的質量都有增加」,可斷定該氣體燃燒同時生成了h2o和co2,又因碳元素完全燃燒生成二氧化碳,氫元素燃燒生成水,可知該氣體中必須含有碳元素和氫元素。而氧元素無法判定因為氧氣參與反應生成h2o。

答案:b

例2 閱讀下面短文完成下列有關問題。

我們目前使用得最多的燃料是煤、石油、天然氣,它們都是由古代動植物遺體埋在地層下,並在地殼中經過一系列非常複雜的變化而逐漸形成的。因此,它們被稱為化石燃料。這些燃料在地球上的蘊藏量是有限的,而且又都是經過億萬年才能形成的非再生能源,用一些就會少一些,最終會枯竭。

上圖是我國近年來能源總消費量與人均能源消費量。因此,如何來控制燃燒反應,使燃料充分燃燒,這對節約能源非常重要。如果我們能把煤等燃料利用率提高一倍,就相當於將這些燃料的使用時間延長一倍。

當今世界各國能源研究的前沿課題之一就是如何提高燃燒效率,節約能源。煤炭直接燃燒不僅產生大量煙塵,而且煤中所含的硫在燃燒時會生成so2,這是導致酸雨形成的主要原因之一。因此,發展潔淨煤技術、減少汙染物的排放、提高煤炭利用率,正成為我國乃至國際上的又一項重要研究課題。

圖4-+10

(1)要讓煤充分燃燒,提高煤的燃燒效率,應採取的措施是

(2)煤燃燒產生的主要汙染物是________,如果煤不充分燃燒還會產生的汙染物有

(3)高效、清潔地利用煤的主要途徑有

(4)二十一世紀,人類在研究開發新能源方面一定會取得重大突破,你認為無汙染的能源有

思路解析能源問題是當今社會的熱點問題,與之相關的還有環境問題。依題意,當今社會主要的能源依然是石油、煤和天然氣,本題主要解答煤的充分燃燒和消除煤燃燒所引起的汙染問題。煤的充分燃燒可由燃燒的條件和燃燒的現象等有關知識解釋:

一是燃燒時要有足夠多的空氣;二是燃料與空氣要有足夠大的接觸面。煤的燃燒產物中煙塵和so2是主要汙染物,如果煤不完全燃燒,還會產生co導致空氣汙染。為高效清潔地利用煤,目前採用的方法有:

將煤氣化,如將煤製成水煤氣以提高利用率,或將煤進行脫硫處理以減少汙染。

答案:(1)鼓入空氣,將煤粉碎以增大與空氣的接觸面積

(2)so2 co

(3)將煤製成水煤氣;將煤進行脫硫處理

(4)氫能源、核能、地熱能、潮汐能、水能、風能、太陽能等

例3 (2010黑龍江課改區) 當走過大慶油田時,你會發現長久都不會熄滅的巨大「火炬」,「火炬」產生的黑煙飄向空中。其實那是為處理在**開採過程中釋放的燃氣而造成的。看到這一情景,你會想到什麼?

請從能源和環境兩個角度談談你的觀點。

圖4-11

思路解析煤、石油、天然氣是不可再生能源,其儲量有限。目前,在石油開採過程中還存在巨大的能源浪費,大量的粉塵排放,燃燒過程中產生的有害氣體汙染了我們生存的環境。

答案:(參***)

能源角度:

①將燃氣儲備輸送,直接供給生產、生活的能源

②對燃氣加工處理,提高燃料的使用效率

③將燃燒放出的熱量應進行綜合利用

環境角度:

①燃燒產生的有毒、有害氣體及粉塵造成空氣汙染

②燃燒中產生大量二氧化碳氣體容易造成溫室效應

知識導學

雖然很多物質都能夠燃燒,但當今社會起著主要作用的是煤、石油、天然氣。

碳元素完全燃燒生成二氧化碳,氫元素燃燒生成水。這個理論在有機物的學習中非常重要,據此可以寫出各種有機物在空氣中燃燒的化學方程式。例如:

乙炔(c2h2)燃燒的方程式為:

2c2h2+5o24co2+2h2o

由於煤、石油中還含有硫、氮元素,硫、氮元素燃燒就會產生 so2、no2等有毒氣體,它們一方面汙染空氣,另一方面還會增加酸雨( h2so4、hno3)的形成。其中,二氧化硫溶於水生成硫酸、二氧化氮溶於水生成硝酸。

對燃料的評價是本節的乙個重點。

評價時主要從是否產生汙染、是否會導致溫室效應、**、**、放熱量、是否易貯存和運輸、是否安全等方面來考慮。

特別是氫氣,由於其資源豐富,放熱量大,燃燒產物無汙染,被稱為理想能源。除上述能源外,太陽能、風能、核能、地熱和潮汐等能源的開發,不僅可緩解當前的能源危機問題,還可以減少對環境的汙染。

化石燃料的綜合利用主要聯絡日常生活實際,認識它們的應用。

疑難導析

這部分知識太抽象、太複雜,我們接觸比較少。要想會做這種題,必須把這左邊的幾個概念搞清楚。根據物理變化和化學變化的本質區別——是否有新物質生成來判斷。

首先,關於石油的分餾,要描述在分餾塔內給石油加熱時,各種物質發生的變化的本質是什麼,原理是什麼,有無新物質生成。

其次,關於煤的焦化(乾餾),要描述在該過程中發生了怎樣的變化,有無新物質生成。

最後,關於煤的氣化,也要描述在該過程中發生了怎樣的變化,有無新物質生成。

問題導思

對於這一類問題首先考慮相關的化學物質的性質,針對其化學性質,具體問題具體分析。

(1)關於家中煤氣洩漏,要明確煤氣由什麼組成,有什麼性質,對人體有什麼危害,家中發生煤氣洩漏,與空氣混合均勻後,遇明火會發生什麼危險。針對以上分析,家中煤氣洩漏,要注意哪些問題,應該採取什麼措施以應對這種事故的發生。

(2)關於進入久未開啟的菜窖,要描述清楚菜的呼吸作用會產生什麼氣體,這種氣體對菜窖的環境有什麼影響,人貿然進入可能會發生什麼危險。

(3)關於進入煤礦坑道,要描述清楚煤礦坑道中含有什麼氣體,該氣體有什麼性質,有什麼隱患,存在於煤礦坑道中,與空氣混合均勻後遇明火會發生什麼危險,怎樣應對這種危險的發生。

對於此類問題,還要聯絡實際,採取相應的逃生、急救等措施。

典題導考

綠色通道在有機物中,碳元素完全燃燒生成二氧化碳,氫元素燃燒生成水,硫元素燃燒生成二氧化硫,氮元素燃燒生成氮的氧化物。又因燃燒時氧氣參與了反應,生成物中的氧元素來自氧氣還是有機物,無法確定。

化石燃料的利用

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