《课题2燃料的合理利用与开发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课题2燃料的合理利用与开发（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、，“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
13、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
14、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
15、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
16、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。,
