课题2燃料的合理利用与开发.ppt

课题2燃料的合理利用与开发 生活经验告诉我们 燃料燃烧时产生了热量 那么 是不是只有通过燃烧才能获得能量呢 想一想 放热反应 氢氧化钡与氯化铵反应 吸热反应 化学反应在生成新物质的同时 还伴随着能量的变化 通常表现为热量的变化 一 化学反应中的能量变化 2 常见的放 吸 热反应 1 金属与酸的反应2 可燃物的燃烧反应3 酸碱中和反应 放热反应 1 用C H2 CO还原金属氧化物的反应2 CO2与灼热的C反应3 某些加热分解反应 吸热反应 利用炸药定向爆破拆除楼房 利用化学反应产生的热量炼钢 在当今社会 人类生活需要的能量大部分来自于化学反应 利用燃料燃烧的高温烧制陶瓷 利用燃料燃烧的高温发电 生活燃料的利用 如取暖 做饭等 利用燃料产生的能量 如火力发电 烧制陶瓷 冶金 发射火箭 交通运输等 利用爆炸产生的能量 如开山炸石 拆除违规建筑等 利用食物在体内发生化学反应放出的能量 可维持体温和日常活动所需的能量 讨论 化学反应中的热量变化被应用于生活和生产中 你能举出一些实际应用的例子吗 讨论或思考 1 你家中做饭 洗浴等使用什么燃料 2 汽车 轮船 飞机 拖拉机等使用什么燃料 这些燃料都是从哪里提炼出来 3 炼钢厂 热电厂等使用什么燃料 现在我们的生活中经常使用的燃料以煤 石油和天然气最为常见 他们作为重要的能源在我们的生活中起着重要的作用 因为它们都是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的 所以我们称之为化石燃料 它们形成所需的时间和变化对人类来说是无法重演的 所它们都是不可再生能源 植物或植物枯萎后 植物等被埋于地下 经长期复杂变化形成了煤 1 煤和石油 二 化石燃料的利用 1 煤和石油的形成 海洋生物死亡 动植物的遗骸被层层沙泥掩埋 生物的遗骸经复杂变化形成石油和天然气 由于煤和石油的用途非常广泛 和人类的关系极为密切 所以 人们常把煤称为 工业的粮食 石油称为 工业的血液 2 煤和石油的利用 煤是复杂的混合物 主要含有碳元素 此外 还含有氢元素和少量的氮 硫 氧等元素以及无机矿物质 将煤隔绝空气加热 可使煤分解成焦炭 煤焦油和焦炉气等 其中 焦炭可以冶金 煤焦油是重要的化工原料 焦炉气 煤气 则是重要的燃料 这样煤就能被综合利用了 煤气的主要成分为 氢气 甲烷 一氧化碳 其他气体 煤的利用 讨论或思考 1 煤是一种常用的化石燃料 家庭用煤经过了从 煤球 到 蜂窝煤 的变化 以前人们把煤粉加工成略大于乒乓球的球体 后来人们把煤粉加工成圆柱体 并在圆柱体内打上一些孔 请你分析这种变化的优点是什么 使煤与空气的接触面积增大 燃烧更充分 2 煤气厂常在家用水煤气中特意掺入少量有难闻气味的气体 其目的是什么 煤气泄漏会造成什么危害 煤气是用煤制造出来的 煤气中的可燃成分H2约占50 CO约占15 CH4约占15 煤气一旦泄露 不仅容易引起爆炸 而且因为其中含有有毒的CO气体 还会使人中毒死亡 石油的利用 从油井中开采出来的石油 又称原油 原油通常显深棕色或黑色 有特殊气味 不溶于水 密度比水的稍小 没有固定的熔点和沸点 石油主要含有碳和氢两种元素 同时还含有少量的硫 氧 氮等元素 它也是一种混合物 如果将石油加热炼制 利用石油中各成分的沸点不同 将它们分离 就可得到不同的产品 比如汽油 煤油 柴油等 人们利用这些产品的燃烧 给工厂 农村 汽车 轮船 火车等提供所需要的动力和热量 城镇的许多家庭做饭使用一种罐装 煤气 作为燃料 日常生活中 人们常常把装有燃料的罐习惯地叫 煤气罐 误认为其中装的是煤气 实际装的不是煤气 罐中所装的是液化石油气 液化石油气是开采石油或炼制石油的副产品 主要成分是丙烷 丁烷 还有丙烯 丁烯等 人们利用这些气体易液化的特点 经降温 加压后装入耐高压的钢瓶中 与煤气相比 液化气有无毒 燃烧热值高的优点 但液化气比煤气易爆炸 而且爆炸时的破坏性大 使用灌装液化石油气在安全上应注意什么 讨论 使用时一定要保证通风 否则燃烧中缺氧气 会产生大量的一氧化碳 造成中毒事件 用完应关上阀门 防止液化气泄露 它们一旦发生泄露 室内空气中将会漂浮着大量具有可燃性的气体 如果遇到明火或火花 就有爆炸的危险 因此 一旦发现泄露应立即关闭气阀 打开门窗 查找泄气原因 此时切不可打开电灯 开启各种家用电器 使金属物质产生撞击 2 天然气 在有石油的地方 一般都有天然气存在 天然气主要是由碳元素和氢元素组成的气态碳氢化合物 其中最主要的是甲烷 CH4 甲烷有丰富的天然来源 它大量存在开采石油的天然气及煤矿中 植物在水中或潮湿处腐烂也产生它 所以甲烷又名沼气 我国许多农村把秸秆 杂草 树叶 人畜粪便等放在密闭的沼气池中发酵 经过几天后 就有大量甲烷生成 可用来照明或作燃料 1 甲烷的性质 物理性质 甲烷是一种无色无味的气体 密度比空气小 极难溶于水 化学性质 甲烷具有可燃性甲烷燃烧时发出蓝色火焰 放出大量的热 注意 点燃甲烷和氧气或甲烷和空气的混合物都很可能会发生爆炸 所以在做甲烷性质实验之前要验纯 沼气中常含有甲烷 沼气的制取和利用 在池沼的底部常含有甲烷 把秸秆 杂草 人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵 就可产生甲烷 用作燃料 2 沼气的制取和利用 煤矿的矿井里常含有甲烷 你认为煤矿应采取什么安全措施 应在什么地方 贴怎样的安全标志 思考 煤矿的矿井里为了防止 瓦斯 瓦斯气的主要成分是甲烷 爆炸事故 必须通风 严禁烟火 人们目前所消耗的能量主要来自化石燃料 然而 化石燃料的形成并非那么简单 煤 石油 天然气都是由古代生物的遗骸经过数百万年复杂的变化而形成的 它们是不可再生的能源 资源很有限 但人类目前掠夺式的开采和利用 会给我们的子孙后代造成什么样的影响呢 思考 石油 1 89亿吨 基础储量 年产量 天然气 煤 28 33亿吨 32124亿立方米 851 7亿立方米 我国2009年化石能源储量及年产量 3261亿吨 30 5亿吨 下面我们一起看一组数据 大家估算多少年后我国的煤 石油和天然气将被耗尽 根据你的估算结果 谈谈你对化石燃料使用与开发的看法 我国的化石燃料如果再这样开采下去 那么几十年后我们的子孙后代就会一无所有 说不定又会回到以前烧木柴的年代 因此 我们现在必须合理利用现有的资源 限量开采 寻找更好的替代燃料 讨论 燃气燃烧出现黄色火焰 1 在日常生活中你是否遇到过这样的情况 做饭时 有时燃气灶或煤炉的火焰呈现黄色或橙色 锅底出现黑色 此时就需要调节一下灶具或炉具的进风口 这是为什么呢 这是由于风门开的不够大或风门通道被堵 燃气不能完全燃烧时产生的黄色火焰 它的火苗软弱无力 温度低 浪费燃气 还会把锅底薰黑 尤其是由于燃气没有充分燃烧 产生的一氧化碳逸散在空气中 使人感到头晕 恶心 甚至窒息 遇到这种情况应及时调大进风口 使燃料得到充分燃烧 2 目前 人类通过化学反应获得的能量 大多来自于化石燃料 而化石燃料资源是有限的 那么 同学们认为怎样利用能源才可以使它的使用期限得以延长呢 要使燃料充分燃烧通常考虑两点 一是燃烧时要有足够的空气 二是要使燃料与空气有足够大的接触面 在工业上常需要将固体燃料粉碎 或将液体燃料以雾状喷出 以增大燃料与空气的接触面 从而提高燃烧效率 总体来讲 如果我们能提高煤等化石燃料的燃料利用率 就相当于延长煤的使用期限 据能源所海洋能专家介绍 透明无色的 可燃冰 外形似冰 能够燃 学名叫 天然气水合物 是天然气 甲烷类 被包进水分子中 在海底低温与压力下形成的透明结晶 美国和日本最早在各自海域发现了它 中国近年才开始研究 与石油 天然气相比 可燃冰 的优点更为突出 1立方米的 可燃冰 释放出的能量相当于164立方米的天然气 目前公认全球的 可燃冰 总能量是所有煤 石油 天然气总和的两到三倍 和石油 天然气相比 可燃冰 不易开采和运输 世界上至今都还没有完美的开采方案 化学 技术 社会 可燃冰 利用燃料燃烧产生的热量炼钢 利用燃料燃烧产生的热量做饭 燃料的使用 促进了经济的发展 给人们的生活带来了很多便利 但是 在利用化石燃料造福人类的同时 也带来了一些问题 如对环境造成的不良影响 造成资源枯竭等 煤直接燃烧会对环境造成什么影响 三 使用燃料对环境的影响 森林受到酸雨破坏 雕像受到酸雨腐蚀 煤的燃烧 煤的燃烧 工厂排出的烟尘污染空气 讨论 酸雨可能对环境造成什么样的破坏 建筑物受损 文物面目皆非 森林植物枯死 河流严重污染 此外 酸雨能导致人产生多种疾病或间接伤害人体健康 腐蚀金属 农业严重减产 2 汽车使用的燃料燃烧 汽车尾气中的主要污染物有哪些 CO 碳氢化合物 NOX 含Pb化合物 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 思考 减少汽车尾气对空气的污染可采取哪些措施 减少汽车尾气对空气污染的措施有 1 改进发动机的燃烧方式 以使汽油能充分燃烧 2 使用催化净化装置 使有害气体转化为无害物质 3 使用无铅汽油 禁止含铅物质排放 4 使用压缩天然气 CNG 或液化石油气 LPG 作燃料 煤和石油等化石燃料燃烧造成对空气的污染 主要有哪些原因 思考 1 燃料中的一些杂质燃烧时产生的空气污染物 如硫燃烧产生的二氧化硫 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 西气东输 工程 为什么要实施 西气东输 如此重大的工程 这一重大工程的实施 将取代部分工业和居民使用的煤炭和燃油 有效改善大气环境 提高人民的生活质量 四 使用和开发新的燃料和能源 1 乙醇和氢气是两种清洁能源 1 乙醇 俗称酒精 C2H5OH 制备 高粱 玉米和薯类等经过发酵 蒸馏可得乙醇 属于可再生能源 可燃性 用途 燃烧产物基本上不污染环境 可做酒精灯 火锅 内燃机等的燃料 是一种 绿色 能源 车用乙醇汽油 在汽油中加入适量酒精作为汽车燃料 可节省石油资源 减少汽车尾气的污染 2 氢气 H2 氢燃料电池城市客车 实验室制法 Zn H2SO4 ZnSO4 H2 可燃性 用途 目前 作为高能燃料 液氢已经应用于航天等领域 作为化学电源 氢氧燃料电池已经被应用 氢能源还不能作为燃料被推广原因 由于氢气的制取成本高和贮存困难 作为燃料暂时还不能广泛使用 氢气被认为是最理想的清洁 高效燃料 其突出优点有 原料来源广泛 热值高 燃烧产物是水 无污染 2H2 O2 2H2O 点燃 2 开发新能源 实现人类可持续发展 现代社会对能量的需求量越来越大 化学反应提供的能量已不能满足人类的需求 我国各地区及世界各国也都在利用和开发新的能源 你知道有哪些能源是可被人类利用的吗 思考 风力发电 太阳能电池路灯 核能利用 地热温泉 潮汐能发电 生物质能利用 一 化学反应中能量的变化1 化学反应中的能量变化 放热现象 物质的燃烧 金属与酸的反应等都是放热现象 吸热现象 高锰酸钾分解 碳和二氧化碳的反应等都是吸热现象 2 人类生活对化学能的利用 生活燃料利用 如取暖 做饭等 利用燃料产生能量 如火力发电 烧制陶瓷 冶金 发射火箭等 利用爆炸产生能量 如开山炸石 拆除违规建筑等 利用食物在体内发生化学反应放出能量 可维持体温和日常活动所需的能量 3 燃料充分燃烧的条件 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 课堂小结 焦炭煤焦油煤气 主要成分 H2 CH4 CO等 二 化石燃料及对人类的作用化石燃料主要指煤 石油 天然气 它们在地壳中的贮藏量是有限的 而且它们不可再生能源 1 煤和石油 1 煤 煤是古代植物遗体在地下经过长期复杂变化形成的 是由有机物和无机物所组成复杂混合物 主要含有碳元素 此外 还含有少量的氢 氮 硫 氧等元素 煤 隔绝空气加热 干馏 2 石油是由古代动植物遗体在地壳中经过非常复杂的变化而形成的 是一种复杂的混合物 石油主要含有碳和氢两种元素 同时还含有少量的硫 氧 氮等元素 石油不仅可以蒸馏 物理变化 得到不同沸点的成分 而且经过石油化工 化学变化 得到多种产品 点燃 CH4 2O2 CO2 2H2O 2 天然气 俗名 沼气 坑气 主要成分 甲烷 CH4 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 具有可燃性 a 点燃前必须检验纯度 b 燃烧时主要现象 发出蓝色火焰 烧杯内壁有水雾出现 烧杯内注入澄清石灰水 石灰水变浑浊 三 燃料燃烧对空气的影响 1 煤和油等化石燃料燃烧造成空气污染的原因 燃料中含有一些杂质如硫等燃烧时 产生空气污染物如SO2等 燃料燃烧不充分产生空气污染物一氧化碳 未燃烧的碳氢化合物及炭粒 尘粒等排放到空气中形成浮尘 3 汽车用燃料的燃烧对空气的污染 汽车使用的燃料主要是汽油和柴油 汽车尾气的主要成分是一氧化碳 碳氢化合物 氮的氧化物 含铅化合物和烟尘等 减少汽车尾气对空气污染的措施 a 改进发动机的燃烧方式 使燃料能充分燃烧 b 使用催化净化装置 使有害气体转化为无害气体 c 使用无铅汽油 禁止含铅物质排放 d 加大尾气监测力度 禁止未达到环保标准的汽车上路 e 改用压缩天然气 CNG 或液化石油气 LPG 作燃料 以减少对空气的污染 2 煤的燃烧 煤燃烧时会排放出二氧化硫 SO2 二氧化氮 NO2 等污染物 这些气体溶于水会形成酸雨 给环境造成危害 煤燃烧时会产生粉尘 不完全燃烧时还会产生有毒的一氧化碳 CO 气体而污染空气 四 使用和开发新的燃料及能源 1 乙醇 乙醇俗称酒精 化学式为 C2H5OH 乙醇是一种可再生的清洁能源 乙醇具有可燃性 乙醇被用作酒精灯 火锅 内燃机等燃料 C2H5OH 3O2 2CO2 3H2O 点燃 正在利用和待开发的新能源有 太阳能 核能 风能 水能 地热能等 这些能源既能解决化石能源面临耗尽之危 又可减少对环境的污染 2 氢气 H2是未来最理想的能源 有许多优点 用水作原料来制取 制取氢气的原料来源广泛的 氢气燃烧后唯一的产物是水 对环境无污染 氢气作为能源 单位质量放出的热量比煤 石油和天然气大得多 热值高 发展氢能源需要解决如何廉价 大量地制备氢气及如何安全贮存 运输氢气等问题 3 能源展望 随堂练习 B 1 能源问题是当今世界三大问题之一 下列有关能源的叙述中不正确的是 A 乙醇汽油中添加的乙醇属于可再生能源B 人类通过化石燃料获得能量的过程是物理变化C 将煤球制成 蜂窝煤 是为了增大与空气的接触面积 使其燃烧更充分D 我国南海海底储藏了大量 可燃冰 它将成为替代化石燃料的新能源 解析 1 乙醇可通过粮食发酵制得 所以属于可再生资源 2 化石燃料的燃烧生成大量二氧化碳水等物质同时释放出能量 属于化学变化 3 促进燃烧的方法有 增大氧气的浓度 增大可燃物与氧气的接触面积 所以将煤球制成 蜂窝煤 是为了增大与空气的接触面积 使其燃烧更充分 4 可燃冰储量大 燃烧产物是水和二氧化碳 不污染空气 所以是替代化石燃料的新能源 2 据 陕西日报 2012年1月20日报道 铜川市某养殖专业户修建的沼气池 日产沼气600立方米 免费供给村民使用 沼气是用稻草 麦秆 人畜粪便等在密闭的沼气池中发酵产生的 1 沼气作燃料利用其 选填 物理 或 化学 性质 2 沼气的主要成分是 3 用沼气作燃料 与用煤相比能减少的空气污染物有 答一种即可 解析 1 化学性质是物质发生化学变化时表现出来的性质 燃烧是化学变化 所以沼气作燃料是利用其化学性质 2 沼气的主要成分是甲烷 CH4 3 煤等化石燃料燃烧时会生成氮与硫的氧化物及可吸入颗粒物等空气污染物 而甲烷的燃烧只会生成二氧化碳和水 充分燃烧 不会生成氮与硫的氧化物及可吸入颗粒物等空气污染物 3 利用能源 节约能源 保护环境是我们大家共同关注社会问题 1 下列物质 天然气 氢气 乙醇 汽油 柴油