課題2《燃料與熱量》

課題２燃料和熱量一、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化：現(xiàn)象手的感覺(jué)分析化學(xué)方程式塊狀變成粉末狀試管外壁發(fā)燙生石灰與水反應(yīng)中有熱量放出實(shí)驗(yàn)7-3：生石灰與水反應(yīng)放出熱量CaO+H2O==Ca(OH)2現(xiàn)象手的感覺(jué)分析有大量氣泡產(chǎn)生試管外壁發(fā)熱鎂與鹽酸反應(yīng)中有能量變化探究【實(shí)驗(yàn)】鎂與鹽酸反應(yīng)

化學(xué)反應(yīng)一般都會(huì)伴隨能量的變化，主要表現(xiàn)為熱量的變化。有的化學(xué)反應(yīng)要放出熱量，有的要吸收熱量。CaO+H2O＝Ca(OH)2C+CO22CO高溫Mg+2HCl=MgCl2+H2↑放出熱量放出熱量吸收熱量CO+CuO===Cu+CO2?吸收熱量煉鋼燒磚發(fā)電開(kāi)山炸石生活中經(jīng)常使用的燃料有煤、石油和天然氣，我們常稱它們?yōu)榛剂?。因?yàn)樗鼈兌际怯晒糯锏倪z骸經(jīng)一系列復(fù)雜變化而形成的?；剂鲜遣豢稍偕茉础；剂隙?、1、煤的形成及其組成的主要元素是什么？煤是由古代植物遺體埋在地層下，并在地殼中經(jīng)過(guò)一系列非常復(fù)雜的變化而形成的。“工業(yè)的糧食”煤和石油其主要成分是碳元素，還含有少量H、N、S、O等元素及無(wú)機(jī)礦物。煤是復(fù)雜的混合物焦炭——冶金工業(yè)重要原料煤焦油——化工原料煤氣——燃料煤干餾煤氣的主要成分為：氫氣H2甲烷CH4一氧化碳CO其他氣體煤的綜合利用1.煤（

物）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、具有可燃性古代植物被埋于土中，經(jīng)長(zhǎng)期復(fù)雜的變化而形成煤隔絕空氣加強(qiáng)熱固體產(chǎn)物：焦炭液體產(chǎn)物：煤焦油氣體產(chǎn)物：煤氣重要能源、重要的化工原料主要含碳元素，還有少量氫、氮、硫、氧等元素冶煉金屬化工原料重要燃料（化學(xué)變化）混合物石油是由古代動(dòng)植物遺體在地殼中經(jīng)過(guò)非常復(fù)雜的變化而形成的一種粘稠狀液體?！肮I(yè)的血液”2、石油的形成及其組成的主要元素是什么？主要成分碳和氫兩種元素，含有少量S、O、N等，也是混合物。給石油加熱，組成石油的各物質(zhì)的沸點(diǎn)不同，它們就會(huì)被先后蒸餾出來(lái)而得到分離。以石油為原料所制成的部分產(chǎn)品城鎮(zhèn)的許多家庭做飯使用罐裝“煤氣”，是液化石油氣，這是石油化工產(chǎn)品。液化石油氣是經(jīng)過(guò)加壓后壓縮到鋼瓶中的，瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)是大氣的7-8倍。１．石油可直接用作燃料嗎？石油產(chǎn)品中有哪些是常用的燃料？２．煤氣泄漏會(huì)造成什么危害？石油罐裝液化石油氣在安全上應(yīng)注意什么？討論2.石油(工業(yè)的血液)性質(zhì)組成元素形成綜合利用用途粘稠狀液體主要含碳?xì)湓?，還有少量氧硫氮等元素古代動(dòng)植物的遺骸被層層泥沙掩埋，經(jīng)長(zhǎng)期復(fù)雜的變化而形成。石油加熱煉制溶劑油（油脂、橡膠、油漆的溶劑）汽油（汽車燃料）航空煤油（飛機(jī)燃料）煤油（燃料、工業(yè)洗滌劑）柴油（拖拉機(jī)重型汽車軍艦輪船坦克燃料）潤(rùn)滑油（機(jī)械用）石蠟、瀝青（物理變化）重要的能源、重要的化工原料天然氣天然氣主要是由碳和氫組成的氣態(tài)化合物，其中主要的是甲烷（CH4)。1、甲烷的物理性質(zhì)①通常狀況下無(wú)色、無(wú)氣味氣體②難溶于水③比空氣輕2、甲烷的化學(xué)性質(zhì)[演示實(shí)驗(yàn)5-12]點(diǎn)燃純凈的甲烷氣體，觀察火焰的顏色可燃性注意：在點(diǎn)燃甲烷前也要檢驗(yàn)純度甲烷的爆炸極限為：4-15%之間。（明亮并呈藍(lán)色）CH4+2O2===CO2+2H2O點(diǎn)燃甲烷是最重要的礦物燃料，我國(guó)是最早利用天然氣的國(guó)家。在明朝就有記載。甲烷的存在（1）甲烷還存在于池沼的底部（常稱為沼氣）（2）甲烷還存在于煤礦的坑道中。甲烷混在空氣中達(dá)到一定程度時(shí)，遇火會(huì)發(fā)生爆炸。（3）生活垃圾、動(dòng)植物殘?bào)w、動(dòng)物的排泄物等經(jīng)過(guò)發(fā)酵也能產(chǎn)生甲烷。沼氣池化石燃料用途

石油1.74億噸探明儲(chǔ)量量年產(chǎn)量天然氣煤23億噸2.323×104億立方米408億立方米我國(guó)2004年化石燃料儲(chǔ)量及年產(chǎn)量1145億噸9.9億噸煤20年40年60年80年100年天然氣石油化石燃料形成的時(shí)間非常長(zhǎng)，儲(chǔ)量有限。化石燃料屬于不可再生能源。人類目前消耗的能量主要來(lái)自化石燃料。在不久的將來(lái)，我們將面臨嚴(yán)重的能源危機(jī)！探明儲(chǔ)量年產(chǎn)量開(kāi)采年限石油23億噸1.74億噸約13年天然氣2.23x104億立方米408億立方米約55年煤1145億噸9.9億噸約116年我國(guó)2004年化石能源探明儲(chǔ)量、年產(chǎn)量及開(kāi)采年限化石燃料要經(jīng)過(guò)數(shù)百萬(wàn)年才能形成，是不可再的生能源，人類目前大量開(kāi)采，將使化石燃料最終被耗盡。因此人類應(yīng)該考慮如何合理利用化石燃料。問(wèn)題：化石燃料是不是取之不盡的？現(xiàn)代社會(huì)對(duì)能量的需求量越來(lái)越大，化學(xué)反應(yīng)提供的能量己不能滿足人類的需求。目前，人們正在利用和開(kāi)發(fā)其他新能源，如太陽(yáng)能、核能、風(fēng)能、地?zé)崮芎统毕艿?。這些能源的利用，不但可以部分解決化石能源面臨耗盡的問(wèn)題，還可以減少對(duì)環(huán)境的污染。1、要提高燃料的利用率，就要使燃料充分燃燒。燃料充分燃燒的條件：一是燃燒時(shí)要有足夠多的空氣；二是燃料與空氣要有足夠大的接觸面。燃料不充分燃燒時(shí)，不僅使燃料燃燒產(chǎn)生的熱量減少，浪費(fèi)資源，而且還會(huì)產(chǎn)生大量的CO等物質(zhì)，污染空氣。2、開(kāi)發(fā)和利用新能源。核能太陽(yáng)能風(fēng)能水能潮汐能地?zé)崮芸扇急紵龍D可燃冰的學(xué)名為“天然氣水合物”，是天然氣在0℃和30個(gè)大氣壓的作用下結(jié)晶而成的“冰塊”?！氨鶋K”里甲烷占80%

99.9%，可直接點(diǎn)燃，燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何殘?jiān)?，污染比煤、石油、天然氣都要小得多。西方學(xué)者稱其為“21世紀(jì)能源”或“未來(lái)能源”。

可燃冰1立方米這種可燃冰燃燒，相當(dāng)于164立方米的天然氣燃燒所產(chǎn)生的熱值。據(jù)粗略估算，在地殼淺部，可燃冰儲(chǔ)層中所含的有機(jī)碳總量，大約是全球石油、天然氣和煤等化石燃料含碳量的兩倍，海底可燃冰的儲(chǔ)量夠人類使用1000年。據(jù)專家估計(jì)，全世界石油總儲(chǔ)量在2700億噸到6500億噸之間。按照目前的消耗速度，再有50－60年，全世界的石油資源將消耗殆盡?？扇急陌l(fā)現(xiàn)，讓陷入能源危機(jī)的人類看到新希望。然而要從海底將這些東西發(fā)掘出來(lái)，卻并非易事?？茖W(xué)家們認(rèn)為，這種礦藏哪怕受到最小的破壞，甚至是自然的破壞，就足以導(dǎo)致甲烷氣的大量散失，從而使大氣中的溫室氣體含量急劇增加，它所產(chǎn)生的后果將是不堪設(shè)想的。世紀(jì)之交，在一座新能源的寶庫(kù)面前，人們不得不審慎從事——誰(shuí)能肯定它不是潘朵拉的盒子？萬(wàn)一打開(kāi)了就關(guān)不上了呢？使用燃料對(duì)環(huán)境的影響人類從利用自然火到鉆木取火，到熟練的使用礦物燃料，“火”一直伴隨著人類成長(zhǎng)，創(chuàng)造著人類文明。在人類改造自然的漫長(zhǎng)歷史中人類形成的傳統(tǒng)發(fā)展思想為人類創(chuàng)造了無(wú)比巨大的社會(huì)財(cái)富，并以其輝煌的功績(jī)成為人類歷史文明的象征。但是，歷史的辯證法卻總是在自然與社會(huì)歷史進(jìn)程的關(guān)鍵時(shí)刻做出“物極必反”的轉(zhuǎn)化。人類在與自然界進(jìn)行漫長(zhǎng)歷史斗爭(zhēng)的時(shí)候雖然已取得了一次又一次的勝利，然而對(duì)于每一次這樣的勝利，自然界都報(bào)復(fù)了我們。溫室效應(yīng)1998年，厄爾尼諾肆虐，海南省干旱嚴(yán)重，全省十九個(gè)縣市發(fā)生旱災(zāi)。剛果（金）暴風(fēng)雨后水氣迷漫2002年，厄爾尼諾來(lái)勢(shì)洶洶紐約遭遇暴風(fēng)雪馬車大行其道酸雨的警示一、燃料燃燒對(duì)空氣的影響1、煤的燃燒思考1：煤中主要含哪種元素，可能還含哪些元素？碳元素硫元素氮元素CO有毒氣體CO2溫室效應(yīng)SO2

NO2

酸雨思考2：這此元素燃燒后生成哪些物質(zhì)？活動(dòng)與探究：酸雨危害的模擬實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)1：SO2的溶解性實(shí)驗(yàn)①向盛滿SO2的飲料瓶中加入適量水；②向溶液中滴加少量紫色石蕊試液。實(shí)驗(yàn)步驟①②現(xiàn)象分析飲料瓶變癟溶液變成紅色SO2溶解于水SO2與水反應(yīng)生成一種酸性物質(zhì)實(shí)驗(yàn)2：小組模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)用品：SO2水溶液、植物葉子、鋅粒、大理石活動(dòng)與探究：酸雨危害的模擬實(shí)驗(yàn)2加入物質(zhì)現(xiàn)象植物葉子鋅粒大理石葉子由綠色變黃色有氣泡放出，鋅粒逐漸溶解開(kāi)始有少量氣泡放出，大理石逐漸溶解變化緩慢討論：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，試說(shuō)明酸雨可能對(duì)環(huán)境造成什么樣的破壞，應(yīng)采取怎樣的防止和保護(hù)措施？農(nóng)業(yè)森林橋梁文物人體健康工廠排出的煙塵污染空氣河流嚴(yán)重污染，死魚(yú)隨處漂流雕像受酸雨腐蝕，六十年滄桑變化1908年1969年酸雨的危害：影響作物生長(zhǎng)、腐蝕金屬材料、破壞大理石建筑、人體健康針對(duì)酸雨的危害，應(yīng)采取怎樣的防止和保護(hù)措施？1、盡量少使用含硫燃料；2、含硫燃料脫硫后再使用；3、廢氣應(yīng)處理后再排放；4、開(kāi)發(fā)新能源。

下圖是某環(huán)保組織監(jiān)測(cè)到的位于廣州市一主干道交叉口處空氣中CO含量隨時(shí)間變化的曲線，橫坐標(biāo)表示北京時(shí)間0~24時(shí)，縱坐標(biāo)表示CO的含量。

a、你從此監(jiān)測(cè)結(jié)果中獲得了什么信息？

b、分析造成這種情況的原因。CO的含量06121824時(shí)間2、汽車用燃料的燃燒

汽車尾氣中的主要污染物有哪些？一氧化碳，末燃燒的碳?xì)浠衔?、氮的氧化物、含鉛化合物和煙塵等。

減少汽車尾氣對(duì)空氣污染的措施有：

(1)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。(3)使用無(wú)鉛汽油，禁止含鉛物質(zhì)排放。(4)使用壓縮天然氣[CNG]或液化石油氣[LPG]作燃料。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：汽油和酒精燃燒的比較思考：煤和石油等化石燃料造成對(duì)空氣的污染，主要哪些原因？1、燃料中的一些雜質(zhì)如硫等燃燒時(shí)，產(chǎn)生空氣污染物如二氧化硫；2、燃料燃燒不充分，產(chǎn)生一氧化碳；3、未燃燒的碳?xì)浠衔锛疤剂！m粒等排放到空氣中。二、使用和開(kāi)發(fā)新的燃料及能源1、乙醇和氫氣是兩種清潔能源，其中氫氣被認(rèn)為是最清潔的燃料。乙醇(酒精)

化學(xué)式燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式特點(diǎn)來(lái)源C2H5OH

C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O

點(diǎn)燃燃燒產(chǎn)物基本上不污染環(huán)境，可做酒精燈、火鍋、內(nèi)燃機(jī)等的燃料。高粱、玉米和薯類等經(jīng)過(guò)發(fā)酵、蒸餾可得乙醇，屬于可再生能源

氫氣化學(xué)式燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式特點(diǎn)來(lái)源H2

2H2+O2===2H2O燃燃燒產(chǎn)物無(wú)污染，是最清潔的燃料

氫氣可由水分解制得，目前制取成本高，貯存困難，作為燃料暫不能廣泛使用，但終將成為主要能源之一

2．氫氣2H2+O22H2O點(diǎn)燃特點(diǎn)：燃燒產(chǎn)物無(wú)污染，是最清潔的燃料。優(yōu)點(diǎn)：①資源豐富，可再生；②無(wú)毒、極易燃、燃燒放熱多；③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。缺點(diǎn)：①制取成本高；②貯存、運(yùn)輸困難。物性：無(wú)色無(wú)味的氣體，難溶于水，密度最小化性：可燃性、還原性氫氣的實(shí)驗(yàn)室制法藥品:鋅和稀硫酸（或稀鹽酸）原理:Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑制法：制取氫氣的發(fā)生裝置收集裝置排水法收集氫氣向下排空氣法收集氫氣