課題2 燃料的合理利用與開發(fā)

1、課題2燃料的合理利用與開發(fā) 化學反應在生成新物質(zhì)的同時，還伴隨化學反應在生成新物質(zhì)的同時，還伴隨著能量的變化，通常表現(xiàn)為著能量的變化，通常表現(xiàn)為熱量熱量的變化，的變化，即有即有放熱放熱現(xiàn)象和現(xiàn)象和吸熱吸熱現(xiàn)象?，F(xiàn)象。1放出熱量，反應后溫度升高。放出熱量，反應后溫度升高。如：燃燒反應如：燃燒反應 C+O2=CO2 Mg + 2HCl = MgCl2 + H2 CaO+H2O=Ca(OH)22吸收熱量，反應后溫度降低。吸收熱量，反應后溫度降低。C+CO2=2CO高溫高溫點燃點燃【實驗實驗】生石灰與水反應放出熱生石灰與水反應放出熱量量【實驗實驗】鎂與鹽酸反應鎂與鹽酸反應利用化學反應產(chǎn)利用化學反應產(chǎn)生

2、的熱量煉鋼生的熱量煉鋼我國古代的我國古代的燒制陶器燒制陶器發(fā)電發(fā)電開山炸石開山炸石農(nóng)村燒柴煮飯農(nóng)村燒柴煮飯用清潔燃料多干凈呀！用清潔燃料多干凈呀！燃氣熱水器燃氣熱水器好冷呀，烤火吧好冷呀，烤火吧三大化石燃料三大化石燃料煤煤石油石油天然氣天然氣煤煤石油石油天然氣天然氣混合物、不可再生能源混合物、不可再生能源植物等被埋于土植物等被埋于土中，經(jīng)長期復雜中，經(jīng)長期復雜變化形成煤變化形成煤 煤在地下的分布是一層一層的，大多煤在地下的分布是一層一層的，大多夾雜在砂巖和頁巖中，煤層中含有大量植夾雜在砂巖和頁巖中，煤層中含有大量植物化石，有的還有完整樹干形狀的煤。物化石，有的還有完整樹干形狀的煤。 煤煤遠古時

3、期的植物遠古時期的植物植物枯萎植物枯萎海洋生物死亡海洋生物死亡生物的遺骸經(jīng)生物的遺骸經(jīng)復雜變化形成復雜變化形成石油和天然氣石油和天然氣動植物的遺骸被動植物的遺骸被層層沙泥掩埋層層沙泥掩埋1.煤的干餾分解煤的干餾分解隔絕空氣隔絕空氣加加 強強 熱熱焦焦 炭炭粗氨水粗氨水煤干餾是化學變化煤干餾是化學變化煤煤 氣氣煉焦爐出焦煉焦爐出焦煤煤焦焦油油煤氣的主要成分是什煤氣的主要成分是什么？如果泄漏會造成么？如果泄漏會造成什么危害？什么危害？主要成分（主要成分（H2、CH4、CO）1.煤（ ）煤：工業(yè)的糧食、黑色的金子性質(zhì)組成元素形成綜合利用用途黑色固體、有光澤、具有可燃性黑色固體、有光澤、具有可燃性古代

4、植物被埋于土中，經(jīng)長期復雜的變化而形成古代植物被埋于土中，經(jīng)長期復雜的變化而形成煤隔絕空氣加強熱煤隔絕空氣加強熱固體產(chǎn)物：焦炭固體產(chǎn)物：焦炭液體產(chǎn)物：煤焦油液體產(chǎn)物：煤焦油氣體產(chǎn)物：煤氣氣體產(chǎn)物：煤氣重要能源、重要的化工原料重要能源、重要的化工原料主要含碳元素，還有少量氫、氮、硫、氧等元素冶煉金屬冶煉金屬化工原料化工原料重要燃料重要燃料（化學變化）（化學變化）混合物混合物2.石油的分餾煉制石油的分餾煉制 一些城鎮(zhèn)的家庭用一種罐裝液化石油氣作燃料，它是石油化工的一種產(chǎn)品。液化石油氣是經(jīng)加壓后壓縮到鋼瓶中的，瓶內(nèi)壓強是大氣壓強的78倍。罐裝液化石油氣主要成分：主要成分： 丙烷丙烷丁烷丁烷丙烯丙烯丁

5、烯丁烯2.石油(工業(yè)的血液)性質(zhì)性質(zhì)組成元素形成形成 綜合利綜合利用用用途用途粘稠狀液體粘稠狀液體主要含碳主要含碳 氫元素，還有少量氧硫氮等元素氫元素，還有少量氧硫氮等元素古代動植物的遺骸被層層泥沙掩埋，經(jīng)長期復雜的變古代動植物的遺骸被層層泥沙掩埋，經(jīng)長期復雜的變化而形成。化而形成。石油石油加熱煉制加熱煉制 溶劑油（油脂、橡膠、油漆的溶劑）溶劑油（油脂、橡膠、油漆的溶劑） 汽油（汽車燃料）汽油（汽車燃料）航空煤油（飛機燃料）航空煤油（飛機燃料）煤油（燃料、工業(yè)洗滌劑）煤油（燃料、工業(yè)洗滌劑）柴油（拖拉機重型汽車軍艦輪船柴油（拖拉機重型汽車軍艦輪船坦克燃料）坦克燃料）潤滑油（機械用）潤滑油（機械

6、用） 石蠟、瀝青石蠟、瀝青（物理變化）（物理變化）重要的能源、重要的化工原料重要的能源、重要的化工原料 天然氣主要是由碳和氫組成的氣態(tài)碳天然氣主要是由碳和氫組成的氣態(tài)碳氫化合物，其中最主要的是氫化合物，其中最主要的是天天然然氣氣管管道道甲烷（甲烷（CH4）甲甲烷烷的的燃燃燒燒甲烷：CH4（最簡單的有機化合物） 物性： 化性：無色、無味的氣體，極難溶于水，密度比無色、無味的氣體，極難溶于水，密度比空氣小空氣小可燃性可燃性點燃現(xiàn)象點燃現(xiàn)象倒入澄清石倒入澄清石灰水現(xiàn)象灰水現(xiàn)象化學方程式化學方程式發(fā)出淺藍色火焰，燒發(fā)出淺藍色火焰，燒杯內(nèi)壁有水滴生成杯內(nèi)壁有水滴生成澄清石灰水變渾濁澄清石灰水變渾濁CH4

7、+2O2 = CO2+2H2O點燃點燃點燃甲烷的現(xiàn)象：點燃甲烷的現(xiàn)象：CH4該實驗說明甲烷含什么元素？該實驗說明甲烷含什么元素？碳、氫碳、氫 池塘里的沼氣池塘里的沼氣 沼氣中常含有甲烷，沼氣中常含有甲烷，甲烷還存在于甲烷還存在于煤礦的坑道中。煤礦的坑道中。秸稈、雜草、秸稈、雜草、人畜糞便等人畜糞便等廢棄物廢棄物沼氣的制取和利用沼氣的制取和利用另外，另外，瓦斯、西氣東輸、可燃冰瓦斯、西氣東輸、可燃冰主要成分都是甲主要成分都是甲烷烷 在我國農(nóng)村利用沼氣，不僅可以在我國農(nóng)村利用沼氣，不僅可以解決生活用燃料問解決生活用燃料問題；還能綜合治理環(huán)境衛(wèi)生問題題；還能綜合治理環(huán)境衛(wèi)生問題?？扇急紵龍D可燃冰燃

8、燒圖可燃冰的學名為可燃冰的學名為“天然氣水合天然氣水合物物”，是天然氣在，是天然氣在0和和30個個大氣壓的作用下結晶而成的大氣壓的作用下結晶而成的“冰塊冰塊”?！氨鶋K冰塊”里甲烷占里甲烷占80% 99.9%，可直接點燃，燃燒后，可直接點燃，燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何殘渣，污染比幾乎不產(chǎn)生任何殘渣，污染比煤、石油、天然氣都要小得多。煤、石油、天然氣都要小得多。西方學者稱其為西方學者稱其為“21世紀能源世紀能源”或或“未來能源未來能源”。 煤礦的礦井中常含有甲烷，煤礦發(fā)生煤礦的礦井中常含有甲烷，煤礦發(fā)生瓦斯爆炸造成人員傷亡的事故時有發(fā)生。瓦斯爆炸造成人員傷亡的事故時有發(fā)生。你認為煤礦應采取哪些安全措施？

9、你認為煤礦應采取哪些安全措施？ （1）要嚴禁煙火，排除一切可能產(chǎn)生）要嚴禁煙火，排除一切可能產(chǎn)生火花的因素；火花的因素； （2）注意礦井的通風，使在礦井中產(chǎn)）注意礦井的通風，使在礦井中產(chǎn)生的甲烷盡快散失；生的甲烷盡快散失； （3）要注意對礦井工人進行安全意識的）要注意對礦井工人進行安全意識的教育。教育。探明儲量探明儲量年產(chǎn)量年產(chǎn)量開采年限開采年限石石 油油28.33億噸億噸1.89億噸億噸天然氣天然氣 32124億立方米億立方米851.7億立方億立方米米煤煤3261億噸億噸30.5億噸億噸15年年38年年107年年 按照這樣的化石能源探明儲量和開按照這樣的化石能源探明儲量和開發(fā)速度，我國的煤、

10、石油、天然氣資源發(fā)速度，我國的煤、石油、天然氣資源將會很快耗盡。我們應該怎么辦？將會很快耗盡。我們應該怎么辦？1節(jié)約能源，提高燃料的利用率；節(jié)約能源，提高燃料的利用率；2開發(fā)和利用新能源開發(fā)和利用新能源。3.合理利用與開發(fā)化石能源合理利用與開發(fā)化石能源 討論 在日常生活中你是否遇到過這樣的情況：做飯時，有在日常生活中你是否遇到過這樣的情況：做飯時，有時燃氣灶或煤爐的火焰呈現(xiàn)黃色或橙色，鍋底出現(xiàn)黑色。時燃氣灶或煤爐的火焰呈現(xiàn)黃色或橙色，鍋底出現(xiàn)黑色。此時就需要調(diào)節(jié)一下灶具或爐具的進風口，這是為什么呢？此時就需要調(diào)節(jié)一下灶具或爐具的進風口，這是為什么呢？燃氣燃燒時出現(xiàn)黃色火焰 答：燃料燃燒時需要充

11、足的氧氣。當燃氣灶或煤爐的答：燃料燃燒時需要充足的氧氣。當燃氣灶或煤爐的火焰呈現(xiàn)黃色或橙色，鍋底出現(xiàn)黑色時，說明氧氣（或空火焰呈現(xiàn)黃色或橙色，鍋底出現(xiàn)黑色時，說明氧氣（或空氣）量不足，燃氣發(fā)生不完全燃燒，因此需要調(diào)節(jié)灶具或氣）量不足，燃氣發(fā)生不完全燃燒，因此需要調(diào)節(jié)灶具或爐具的進風口，以增大氧氣（或空氣）的進氣量。爐具的進風口，以增大氧氣（或空氣）的進氣量。燃料充分燃燒的條件燃料充分燃燒的條件：一是燃燒時要有：一是燃燒時要有足夠多的空氣；二是燃料與空氣要有足足夠多的空氣；二是燃料與空氣要有足夠大的接觸面。夠大的接觸面。燃料不充分燃燒時，不僅使燃料燃燒產(chǎn)燃料不充分燃燒時，不僅使燃料燃燒產(chǎn)生的熱量

12、減少，浪費資源，而且還會產(chǎn)生的熱量減少，浪費資源，而且還會產(chǎn)生大量的生大量的COCO等物質(zhì)，污染空氣。等物質(zhì)，污染空氣。煤球煤球蜂窩煤蜂窩煤燃燒從使用煤球到蜂窩煤，優(yōu)點是燃燒從使用煤球到蜂窩煤，優(yōu)點是更充分的燃燒、節(jié)約燃料、減少污染更充分的燃燒、節(jié)約燃料、減少污染工廠排放的煙塵工廠排放的煙塵三三.使用燃料對環(huán)境的影響使用燃料對環(huán)境的影響 化石燃料燃燒化石燃料燃燒造成空氣污染主要原因造成空氣污染主要原因：燃料中的一些雜質(zhì)如燃料中的一些雜質(zhì)如硫硫等燃燒時，產(chǎn)生空氣污等燃燒時，產(chǎn)生空氣污染物如染物如二氧化硫二氧化硫燃料燃燒不充分，產(chǎn)生燃料燃燒不充分，產(chǎn)生一氧化碳一氧化碳等。等。未燃燒的碳氫化合物及炭

13、粒、塵粒等排放到空氣中形未燃燒的碳氫化合物及炭粒、塵粒等排放到空氣中形成成浮塵浮塵。 煤燃燒時生成煤燃燒時生成 等污染物，這些等污染物，這些污染物反應后溶于雨水形成污染物反應后溶于雨水形成酸雨酸雨。酸雨的形成過程酸雨的形成過程SO2和和NO2酸雨使樹木大量死亡酸雨使樹木大量死亡1908年年 1969年年雕像雕像受酸受酸雨腐雨腐蝕，蝕，六十六十年滄年滄桑變桑變化?；ｔ~類大量死亡魚類大量死亡酸雨損害人體健康酸雨損害人體健康1土壤酸化，損害植物生長；土壤酸化，損害植物生長；2腐蝕建筑物、金屬材料、文物等；腐蝕建筑物、金屬材料、文物等；3污染水流，魚類死亡；污染水流，魚類死亡；4影響人體健康。影響人

14、體健康。酸雨的防治措施：酸雨的防治措施：1、減少二氧化硫的排放。、減少二氧化硫的排放。2、用天然氣代替煤。、用天然氣代替煤。3、大力推廣使用脫硫煤、大力推廣使用脫硫煤。汽車尾氣的排放汽車尾氣的排放CO氣體；氣體；未燃燒的碳氫化合物；未燃燒的碳氫化合物；氮的氧化物；氮的氧化物；含鉛的化合物和煙塵等。含鉛的化合物和煙塵等。汽車用的燃料主要是汽車用的燃料主要是汽油和柴油汽油和柴油（1）改進發(fā)動機的燃燒方式，以使汽油能充分燃燒。）改進發(fā)動機的燃燒方式，以使汽油能充分燃燒。（2）使用催化凈化裝置，使有害氣體轉化為無害物質(zhì)。）使用催化凈化裝置，使有害氣體轉化為無害物質(zhì)。（3）使用無鉛汽油，禁止含鉛物質(zhì)排放

15、。）使用無鉛汽油，禁止含鉛物質(zhì)排放。（4）使用清潔能源，如使用壓縮天然氣（）使用清潔能源，如使用壓縮天然氣（CNG）或液化石）或液化石油氣（油氣（LPG）作燃料。）作燃料。 （5）在管理上加大檢測尾氣的力度，禁止未達到環(huán)保標準的）在管理上加大檢測尾氣的力度，禁止未達到環(huán)保標準的汽車上路。汽車上路。（6）在汽油中加入適量乙醇作為汽車燃料，可適當節(jié)約石油）在汽油中加入適量乙醇作為汽車燃料，可適當節(jié)約石油資源，并在一定程度上減少汽車尾氣的污染。資源，并在一定程度上減少汽車尾氣的污染。 為了減少汽車尾氣對空氣的污染，目前在燃料使用和汽車制造技術方面已采取了一些措施；有些城市的部分汽車改用壓縮天然氣(C

16、NG)或液化石油氣(LPG)作燃料，以減少對空氣的污染。 在汽油中加入適量乙醇作為汽車燃料(車用乙醇汽油)，可適當節(jié)省石油資源，并在一定程度上減少汽車尾氣的污染。乙醇(C2H5OH)俗稱酒精，可通過高粱、玉米和薯類等發(fā)酵、蒸餾而得到，屬于可再生能源。乙醇在空氣中燃燒時放出大量的熱，可用作酒精燈、內(nèi)燃機等的燃料。C2H5OH +3O2 2CO2 +3H2O 點燃壓縮天然氣汽車加油站能源的利用和開發(fā)能源的利用和開發(fā) 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(huán)境的影響也不容忽視。所以，開發(fā)和利用新能源成為越來越迫切的要求。 氫燃料電池城市客車 我們知道，電解水

17、可以制取氫氣。實驗室里，我們常用鋅與稀硫酸反應來制取氫氣，反應的化學方程式為： Zn + H2SO4 ZnSO4 +H2 實驗室制取氫氣的簡易裝置 討論討論 氫氣和天然氣都可以作為燃料。目前，天然氣作為燃氫氣和天然氣都可以作為燃料。目前，天然氣作為燃料使用已經(jīng)非常廣泛，而氫氣還不能作為燃料被廣泛應用。料使用已經(jīng)非常廣泛，而氫氣還不能作為燃料被廣泛應用。能說出幾點原因嗎能說出幾點原因嗎? ? 答：氫氣還不能作為燃料被廣泛應用，其重要原因是答：氫氣還不能作為燃料被廣泛應用，其重要原因是在自然界中不存在大量的氫氣，故需要人工制取，而其制在自然界中不存在大量的氫氣，故需要人工制取，而其制取成本高、貯存

18、困難，因此作為燃料暫時未能廣泛應用。取成本高、貯存困難，因此作為燃料暫時未能廣泛應用。資源豐富，可再生；資源豐富，可再生；無毒、極易燃、燃燒放熱多；無毒、極易燃、燃燒放熱多； 燃燒產(chǎn)物是水，幾乎不產(chǎn)生有害氣體和顆粒物，不污染環(huán)境。燃燒產(chǎn)物是水，幾乎不產(chǎn)生有害氣體和顆粒物，不污染環(huán)境。最清潔最清潔的燃料的燃料2H2+O2 2H2O 點燃點燃 現(xiàn)代社會對能量的需求量越來越大，化學反應提供的能量已不能滿足人類的需求。目前，人們正在利用和開發(fā)許多其他能源，如太陽能、風能、地熱能、潮汐能、生物質(zhì)能和核能等。這些能源的利用，可以部分解決化石能源面臨耗盡的問題，并在一定程度上減少了對環(huán)境的污染。利用不同形式

19、的能量發(fā)電示意圖太陽能電池路燈風力發(fā)電地球接收的太陽能地球接收的太陽能 （一年）（一年）74萬億噸煤萬億噸煤 燃燒燃燒能量能量特點：極為豐富，又是清潔的、可再生極為豐富，又是清潔的、可再生的能源的能源 用于風帆助航、風力提水、農(nóng)副產(chǎn)品加用于風帆助航、風力提水、農(nóng)副產(chǎn)品加工、風力發(fā)電、風力致熱等工、風力發(fā)電、風力致熱等風能是一種流動空氣產(chǎn)生的動能風能是一種流動空氣產(chǎn)生的動能全球風能全球風能 被利用被利用人類對能源的全部要求利用為牧區(qū)、海島、哨所、高山氣象站及偏利用為牧區(qū)、海島、哨所、高山氣象站及偏遠地區(qū)提供生活、生產(chǎn)用電遠地區(qū)提供生活、生產(chǎn)用電地熱能地熱能 ： 地球內(nèi)部包含的熱能，火山爆地球內(nèi)部包含的熱能，火山爆發(fā)、地震和溫泉都是地熱能的表現(xiàn)形式。發(fā)、地震和溫泉都是地熱能的表現(xiàn)形式。地球內(nèi)部放出地球內(nèi)部放出（一小時）（一小時）熱 量6000噸優(yōu)質(zhì)煤噸優(yōu)質(zhì)煤 燃燒燃燒一般用于溫室、育秧、育種、養(yǎng)一般用于溫室、育秧、育種、養(yǎng)魚（見彩圖利用地熱養(yǎng)魚）并將魚（見彩圖利用地熱養(yǎng)魚）并將地下天然蒸汽和熱水用于生產(chǎn)和地下天然蒸汽和熱水用于生產(chǎn)和生活。生活。 潮汐能 ： 由潮汐漲落所產(chǎn)生的位能和由潮汐漲落所產(chǎn)生的位能和 動能稱為潮汐能動能稱為潮汐能 主要用作水磨、水車、農(nóng)副主要用作水磨、水車、農(nóng)副產(chǎn)品機械的動力和發(fā)電產(chǎn)品機械的動力和發(fā)電用途：用途：揮發(fā)成