课题燃料的合理利用与开发.pptx

课题课题2 燃料的合理利用与开发燃料的合理利用与开发一一.化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化实验实验7-3 7-3.在一支试管中加入在一支试管中加入一小匙干燥的生石灰，再加入一小匙干燥的生石灰，再加入2 mL2 mL水，水，观察现象，并用手触摸试管外壁观察现象，并用手触摸试管外壁。现现 象象手的感觉手的感觉分分 析析生石灰生石灰和水剧烈反应，产生大量水蒸气，放热。和水剧烈反应，产生大量水蒸气，放热。热或烫手热或烫手。生石灰生石灰和水剧烈反应，产生大量水蒸气，并放出热量，和水剧烈反应，产生大量水蒸气，并放出热量，说明这是一个说明这是一个 放热反应。放热反应。结论：结论：化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化。而化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化。而能量的变化通常表现为热量的变化。其中，放出热量的为能量的变化通常表现为热量的变化。其中，放出热量的为放热反放热反应应，吸收热量的为吸收热量的为吸热反应吸热反应。化学反应都伴随着能量变化，通常表现为热量变化化学反应都伴随着能量变化，通常表现为热量变化1.1.所有的燃烧。所有的燃烧。2.2.金属和酸的反应金属和酸的反应 二氧化碳和碳反应二氧化碳和碳反应。放热反应放热反应吸热反应吸热反应 CH4+2O2=CO2+2H2O C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O C+CO2=2CO放热放热吸热吸热点燃点燃点燃点燃高温高温化学反应中能量的变化通常表现为热量的变化：化学反应中能量的变化通常表现为热量的变化：利用化学反应放出热量的实例利用化学反应放出热量的实例生活燃料的使用：做饭、取暖等；生活燃料的使用：做饭、取暖等；还有发电、烧制陶瓷、冶炼金属和发射火箭；还有发电、烧制陶瓷、冶炼金属和发射火箭；开山炸石和拆除危旧建筑；等等开山炸石和拆除危旧建筑；等等对于我们自身来说，维持体温和日常活动所需的能对于我们自身来说，维持体温和日常活动所需的能量，都与食物在体内发生的化学反应有关。量，都与食物在体内发生的化学反应有关。讨论：讨论：举出一些利用化学反应放出热量的实例。举出一些利用化学反应放出热量的实例。切割或焊接金属、驱动汽车、加热物质等。切割或焊接金属、驱动汽车、加热物质等。生活中经常使用的燃料有生活中经常使用的燃料有煤、石油和天然气煤、石油和天然气，我们常称它们，我们常称它们为为化石燃料化石燃料。它们是。它们是不可再生能源。不可再生能源。为什么要这样称呼它们为什么要这样称呼它们?我们现在从它们的形成开始认识它们。我们现在从它们的形成开始认识它们。煤的形成煤的形成石油和石油和天然气天然气的形成的形成二.化石燃料的利用1.煤和石油煤和石油 （阅读课本阅读课本138139页，思考下列问题页，思考下列问题）1 1、煤是纯净物还是混合物？、煤是纯净物还是混合物？主要组成元素是什么？还含有哪些少量元素？主要组成元素是什么？还含有哪些少量元素？2 2、煤完全燃烧的产物有哪些？、煤完全燃烧的产物有哪些？4 4、煤气的主要成分有哪些？、煤气的主要成分有哪些？3 3、如何将煤综合利用？、如何将煤综合利用？混合物混合物碳元素碳元素氢氢 氮氮 硫硫 氧元素氧元素CO2H2ONO2SO2将煤隔绝空气加热，生成焦炭、煤焦油、煤将煤隔绝空气加热，生成焦炭、煤焦油、煤气等。气等。（煤干馏煤干馏化学变化化学变化后的综合利用，后的综合利用，既可以充分利用煤的资源，还可以极大的既可以充分利用煤的资源，还可以极大的减减少污染。少污染。）氢气氢气H2 甲烷甲烷CH4 一氧化碳一氧化碳CO 其他其他气体气体煤燃烧 煤怎样得到的充分利用？煤怎样得到的充分利用？煤隔绝空气隔绝空气加热加热固体：焦炭液体：煤焦油（含多种有机化合物）煤气：主要成分H2、CH4、CO等（气体燃料）这是物理变化这是物理变化还是化学变化还是化学变化呢？呢？煤的用途煤的用途工业的粮食工业的粮食石油石油：是古代动植物遗体在地层下经过非常复杂是古代动植物遗体在地层下经过非常复杂 变化而形成的一种粘稠液体。它是由多种变化而形成的一种粘稠液体。它是由多种 物质组成的混合物。主要含有物质组成的混合物。主要含有C C、H H元素，元素，还含有还含有S S、O O、N N等元素。等元素。讨论：石油可直接用做燃料吗？石油产品中有哪些是常用的燃料？石油燃烧不可以，因为石油是混合物，不可以，因为石油是混合物，里面有很多的杂质里面有很多的杂质,导致石油的易燃度减低导致石油的易燃度减低而且直接燃烧石油会而且直接燃烧石油会产生很多的废气产生很多的废气,污染环境污染环境如果把石油的原油如果把石油的原油提炼后会分解出提炼后会分解出多种产物如多种产物如:汽油，煤油汽油，煤油沥青，柴油等沥青，柴油等,可以充分利用可以充分利用。根据各成分的沸点不同进行分离。根据各成分的沸点不同进行分离。分析上述过程是物理变化还是化学变化？分析上述过程是物理变化还是化学变化？给石油加热，给石油加热，组成石组成石油的各物质的沸点不油的各物质的沸点不同，它们就会被先后同，它们就会被先后蒸馏出来而得到分离，蒸馏出来而得到分离，是物理变化。是物理变化。城镇的许多家庭做饭使用一种罐装“煤气”作为燃料，罐中所装的是液化石油气，这是石油化工的一种产品。液化石油气是经加压后压缩到钢瓶中的，瓶内压强是大气压强的78倍。2、煤气泄漏会造成什么危害？使用罐装液化石油气在安、煤气泄漏会造成什么危害？使用罐装液化石油气在安全上应注意什么？全上应注意什么？煤气的主要成分是一氧化碳，它是可燃性气体并且是有剧煤气的主要成分是一氧化碳，它是可燃性气体并且是有剧毒的气体，毒的气体，一旦泄漏，一方面可能引起火灾甚至爆炸事一旦泄漏，一方面可能引起火灾甚至爆炸事故，另一方面可使人中毒死亡，所以要谨防泄漏事故发生；故，另一方面可使人中毒死亡，所以要谨防泄漏事故发生；灌装液化石油气灌装液化石油气(主要成分为丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等）主要成分为丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等）是经加压后压缩在钢瓶中，由于这些气体都属于易燃易爆是经加压后压缩在钢瓶中，由于这些气体都属于易燃易爆物，使用时一定要注意安全、轻拿轻放、放置在远离火源物，使用时一定要注意安全、轻拿轻放、放置在远离火源处、用毕要关紧阀门、防止泄漏、定期检查等，一旦泄漏处、用毕要关紧阀门、防止泄漏、定期检查等，一旦泄漏要立即关闭阀门、打开门窗，切记产生火花，如开灯、碰要立即关闭阀门、打开门窗，切记产生火花，如开灯、碰撞电子打火装置等。撞电子打火装置等。工业的血液工业的血液石油的用途石油的用途2.天然气天然气甲烷是一种无色密度比甲烷是一种无色密度比空气小的气体。空气小的气体。天然气的成分？天然气的成分？为混合物，主要成分为甲烷气为混合物，主要成分为甲烷气体。极难溶于水。极难溶于水。这是用排水法收集到的甲烷气体，根据图片，思考甲烷的物理性质有哪些？实验验证实验验证 设计实验：验证甲烷设计实验：验证甲烷燃烧的产物是水和二氧燃烧的产物是水和二氧化碳？化碳？实验现象：实验现象：明亮的明亮的蓝色蓝色火焰火焰;烧杯内壁有烧杯内壁有水雾水雾（干冷的烧杯）；（干冷的烧杯）；杯壁上澄清石灰水变杯壁上澄清石灰水变浑浊浑浊 （内壁涂有澄清石灰水的烧杯）（内壁涂有澄清石灰水的烧杯）;放出热量。放出热量。在有石油的地方，一般都有天然气的存在。天然气的主要成分是甲在有石油的地方，一般都有天然气的存在。天然气的主要成分是甲烷（烷（CH4)（俗称沼气）。（俗称沼气）。实验实验7-47-4 观察甲烷的颜色、状态观察甲烷的颜色、状态。点燃从导管放出的甲烷（点燃前，要先检验。点燃从导管放出的甲烷（点燃前，要先检验甲烷的纯度），在火焰的上方罩一个冷而干燥的烧杯。过一会儿，甲烷的纯度），在火焰的上方罩一个冷而干燥的烧杯。过一会儿，观察烧杯上的观察烧杯上的现象现象。现象现象火焰明亮且呈蓝色，放热；烧杯内壁上有火焰明亮且呈蓝色，放热；烧杯内壁上有水水珠珠迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入少量澄清的石灰水，振荡，观察现象迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入少量澄清的石灰水，振荡，观察现象。现象现象澄清的澄清的石灰水变浑浊石灰水变浑浊CH4+2O2点燃点燃2H2O+CO2这个实验说明甲烷中肯定含有这个实验说明甲烷中肯定含有氢氢元素、元素、碳碳元素元素CO2=CO2+Ca(OH)2=H2O+CaCO3甲烷的存在甲烷的存在甲烷的存在甲烷的存在（1 1）甲烷还存在于池沼）甲烷还存在于池沼）甲烷还存在于池沼）甲烷还存在于池沼的底部（常称为沼气）的底部（常称为沼气）的底部（常称为沼气）的底部（常称为沼气）（2 2）甲烷还存在于煤矿的坑道中。甲烷混在空气中达到一定程度时，甲烷还存在于煤矿的坑道中。甲烷混在空气中达到一定程度时，甲烷还存在于煤矿的坑道中。甲烷混在空气中达到一定程度时，甲烷还存在于煤矿的坑道中。甲烷混在空气中达到一定程度时，遇火会发生爆炸。遇火会发生爆炸。遇火会发生爆炸。遇火会发生爆炸。人工能制取沼气吗？人工能制取沼气吗？把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼把秸秆、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。气池中发酵，就可产生甲烷。在我国农村利用沼气，在我国农村利用沼气，不仅可以不仅可以解决生活用燃料问题解决生活用燃料问题；还能综合治理环境卫生问题。还能综合治理环境卫生问题。讨论：讨论：1.1.点燃前为什么要先检验甲烷的纯度？点燃前为什么要先检验甲烷的纯度？防止混有空气而引起爆炸防止混有空气而引起爆炸2.2.煤矿的矿井里常有甲烷逸出，由此你想到了什么？应煤矿的矿井里常有甲烷逸出，由此你想到了什么？应贴怎样的安全标志？贴怎样的安全标志？注意通风，严禁烟火和杜绝一切可能产生火花的因素注意通风，严禁烟火和杜绝一切可能产生火花的因素化石燃料的用途化石燃料的用途 化石燃料形成的时间非常长，储量有限。化石燃料属于不化石燃料形成的时间非常长，储量有限。化石燃料属于不化石燃料形成的时间非常长，储量有限。化石燃料属于不化石燃料形成的时间非常长，储量有限。化石燃料属于不可再生能源。人类目前消耗的能量主要来自化石燃料。可再生能源。人类目前消耗的能量主要来自化石燃料。可再生能源。人类目前消耗的能量主要来自化石燃料。可再生能源。人类目前消耗的能量主要来自化石燃料。在不久的将来，我们将面临严重的在不久的将来，我们将面临严重的在不久的将来，我们将面临严重的在不久的将来，我们将面临严重的能源危机能源危机！探探 明明 储储 量量 年年 产产 量量开采年限开采年限 石石 油油 23亿吨亿吨 1.74亿吨亿吨 约约13年年天然气天然气2.23x104亿立方米亿立方米 408亿立方米亿立方米 约约55年年 煤煤 1145亿吨亿吨 9.9亿吨亿吨 约约116年年我国我国20042004年化石能源探明储量、年产量及开采年限年化石能源探明储量、年产量及开采年限 燃料不充分燃烧的危害：燃料不充分燃烧的危害：如何做到使燃料充分燃烧呢？如何做到使燃料充分燃烧呢？使燃料充分燃烧通常需要考虑两点：使燃料充分燃烧通常需要考虑两点：1.1.燃烧时要有足够多的空气燃烧时要有足够多的空气 2.2.燃料要与空气要有足够大的接触面燃料要与空气要有足够大的接触面讨论：讨论：工业上有时使用煤等固体燃料，为了使燃料与空气工业上有时使用煤等固体燃料，为了使燃料与空气有足够的接触面，你认为应将固体燃料进行怎样的处理？有足够的接触面，你认为应将固体燃料进行怎样的处理？加工成小块、打成粉末、做成蜂窝多孔形状加工成小块、打成粉末、做成蜂窝多孔形状燃料燃烧不充分时，产生黑烟，并生成燃料燃烧不充分时，产生黑烟，并生成CO等物质，等物质，使燃料的利用率降低，浪费资源，且污染空气。使燃料的利用率降低，浪费资源，且污染空气。可燃冰燃烧图可燃冰燃烧图 可燃冰的学名为可燃冰的学名为“天然气水合物天然气水合物”，化学化学式为式为CH4.xH2OCH4.xH2O是天然气在是天然气在00和和3030个大个大气压的作用下结晶而成的气压的作用下结晶而成的“冰块冰块”。“冰块冰块”里甲烷占里甲烷占80%80%99.999.9%，可直接点燃，可直接点燃，燃燃烧烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。西方学者称其为油、天然气都要小得多。西方学者称其为“2121世纪能源世纪能源”或或“未来能源未来能源”。但是可燃。但是可燃冰埋藏于海底的岩石中，如果在开采中甲烷冰埋藏于海底的岩石中，如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中造成的温室效应将比气体大量泄漏于大气中造成的温室效应将比二氧化碳更加严重。所以还需要解决技术上二氧化碳更加严重。所以还需要解决技术上的问题。的问题。石油没了石油没了汽车不动了汽车不动了我又该如何面对？我又该如何面对？一切可能乱了一切可能乱了CO CO 有毒气体有毒气体COCO2 2 温室效应温室效应SO2 NO2 酸雨酸雨讨论：讨论：据上述实验，试说明酸雨可能对环境造成什么样的破坏？据上述实验，试说明酸雨可能对环境造成什么样的破坏？碳元素碳元素氮元素氮元素硫元素硫元素思考思考2：这些元素燃：这些元素燃烧后生成哪些物质？烧后生成哪些物质？思考思考1 1：煤中主要含哪：煤中主要含哪种元素？还含哪些元种元素？还含哪些元素？素？煤煤的的燃燃烧烧三三.使用燃料对环境的影响使用燃料对环境的影响 1.燃料燃烧对空气的影响燃料燃烧对空气的影响 三文物雕像腐蚀文物雕像腐蚀水体污染、土壤酸化水体污染、土壤酸化森林受到破坏森林受到破坏桥梁等建筑物受到腐蚀桥梁等建筑物受到腐蚀损害人体健康损害人体健康酸雨的危害及防治措施酸雨的危害及防治措施w危害危害：直接危害人体健康；水体酸化，直接危害人体健康；水体酸化，影响水生动植物的生长；破坏土壤、影响水生动植物的生长；破坏土壤、植被、森林；腐蚀金属等建筑材料，植被、森林；腐蚀金属等建筑材料，雕像等。雕像等。w防治防治：使用脱硫煤；减少人为排放：使用脱硫煤；减少人为排放的污染物；植树造林等。的污染物；植树造林等。2 2、汽车用燃料的燃烧、汽车用燃料的燃烧 汽车尾气中的主要污染物有哪些？汽车尾气中的主要污染物有哪些？减少汽车尾气对空气污染的措施有哪些？减少汽车尾气对空气污染的措施有哪些？汽车用燃料的燃烧汽车用燃料的燃烧 尾气中的主要污染物有尾气中的主要污染物有COCO，末燃烧的碳氢化合，末燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘少汽车气对减空气的污染可采取少汽车气对减空气的污染可采取DEDE措施措施:（1 1 1 1）使用催化净化装置）使用催化净化装置）使用催化净化装置）使用催化净化装置（2 2 2 2）使用无铅汽油禁止含铅物质的排放）使用无铅汽油禁止含铅物质的排放）使用无铅汽油禁止含铅物质的排放）使用无铅汽油禁止含铅物质的排放（3 3 3 3）改进发动机的燃烧方式）改进发动机的燃烧方式）改进发动机的燃烧方式）改进发动机的燃烧方式,使汽油能充分燃料使汽油能充分燃料使汽油能充分燃料使汽油能充分燃料（4 4 4 4）改用压缩天然气（）改用压缩天然气（）改用压缩天然气（）改用压缩天然气（CNGCNGCNGCNG）或液化石油气（）或液化石油气（）或液化石油气（）或液化石油气（LPGLPGLPGLPG）（5 5 5 5）在汽油中加入乙醇（混合物）既节省汽油，又）在汽油中加入乙醇（混合物）既节省汽油，又）在汽油中加入乙醇（混合物）既节省汽油，又）在汽油中加入乙醇（混合物）既节省汽油，又减少污染。减少污染。减少污染。减少污染。四、能源的利用和开发四、能源的利用和开发1.1.乙醇（化学式乙醇（化学式C C2 2H H5 5OHOH）俗称酒精。）俗称酒精。物理性质物理性质:有特殊气味，密度比水小有特殊气味，密度比水小 ,能与水互溶，易挥发能与水互溶，易挥发 化学性质化学性质:可燃性可燃性,燃烧时放出大量的热燃烧时放出大量的热.C2H5OH+3O2 =2CO2+3H2O 点燃点燃优点：优点：优点：优点：无污染无污染 、热效率高、热效率高、节省汽油、减少汽车尾气污染、节省汽油、减少汽车尾气污染、节省汽油、减少汽车尾气污染、节省汽油、减少汽车尾气污染制取：制取：制取：制取：高梁、玉米、薯类经过发酵，蒸馏可得酒精高梁、玉米、薯类经过发酵，蒸馏可得酒精(可再生能源可再生能源)用途用途：用作酒精灯、火锅、内燃机等的用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃料燃料车用乙醇（汽油加适量乙醇）车用乙醇（汽油加适量乙醇）使用乙醇汽油的优点使用乙醇汽油的优点节省石油资源；节省石油资源；减少汽车尾气的污染；减少汽车尾气的污染；促进农业生产。促进农业生产。2.氢气（H2）一、优点：1、燃烧产物是水，无污染，2氢气可以用 水作燃料来制取，来源丰富 3、氢气完全燃烧放出的热量多所以被认为是理想的清洁、高能(液氢完全燃烧放出的热量约为等质量甲烷的2倍多，同质量汽油的3倍多)燃料二、氢气的实验室制法：常用锌和稀硫酸反应制取氢气 方程式是:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2氢气的制取成本高，不安全，暂时未能广泛应用三、收集氢气的方法：排水法-因为氢气难溶于水向下排空气法-因为氢气的密度比空气的小氢气暂时未能广泛应用的原因乙醇乙醇氢气氢气新燃料新燃料新能源新能源:太阳能、核能、风能、太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等地热能、潮汐能等开发和利用新能源开发和利用新能源核能核能太阳能太阳能风能风能水能水能潮汐能潮汐能