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第七单元 能源的合理利用与开发
课题2 化石能源的合理利用
九年级化学 上册·人教版2024
学习内容导览
01 化石能源的利用
02 降低化石能源的利用对环境的影响
学习目标
1.了解化石能源的种类、组成及特点，知道甲烷的可燃性和主要用途，了解煤和石油的综合利用，认识化学在能源合理利用与开发中的重要作用。
2.了解降低化石能源利用对环境影响的方法和措施，意识到开发新能源的意义，初步应用元素观、变化观等化学观念和科学探究方法解决问题。
3.认识能源开发利用是促进人类社会发展的重要力量，知道其可能对环境产生的影响，树立合理利用能源的意识。
新课导入
回顾：酒精在燃烧的过程中发生了什么变化呢？
物质变化：
C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O
能量变化：
放出大量的热量
放热反应
燃烧及缓慢氧化
化学反应一般都会伴随能量的变化，主要表现为热量的变化。
金属与酸的反应
氧化钙与水反应
吸热反应
碳与二氧化碳反应
新课导入
交流讨论：家里做饭时用的是什么燃料？汽车用的燃料有哪些？
天然气
液化石油气
汽油
柴油
炼钢厂、热电厂等使用什么燃料？
煤
01
化石能源的利用
化石能源的利用
01
目前，人类利用的能量大多来自化石能源，如煤、石油和天然气等。这些化石能源及其加工后的产品常被用作燃料，因此化石能源也被称为化石燃料。那么，化石能源是如何被利用的？
煤
石油
天然气
可再生能源
2020年中国能源结构示意图
化石能源的利用
01
煤的形成
石油、天然气的形成
不可再生能源
植物
植物枯萎
植物等被埋于土中，经长期复杂变化形成煤
海洋生物死亡
动植物遗骸被层层沙泥掩埋
经复杂变化形成石油和天然气
化石能源的利用
01
煤是复杂的混合物，主要含有碳元素，还含有氢、氧、氮、硫等元素。
煤
干馏炼焦
焦炭—冶金工业的重要原料
煤焦油—重要的化工原料
煤气（CO、H2、CH4等的混合气体）—燃料
加强热、隔绝空气
化学变化
煤干馏后的综合利用，既可以充分利用煤资源，还可以极大地减少污染。
化石能源的利用
01
煤的综合利用
化石能源的利用
01
石油也是复杂的混合物，主要含有碳和氢两种元素。将石油加热并使用催化剂炼制再分馏，可得到多种产品，使石油得到综合利用。
石油
分馏
物理变化
原理：利用各成分的沸点不同。
①
①液化石油气是石油化工的一种产品，加压后可储存在钢瓶中，一般作为燃料使用。
化石能源的利用
01
石油的综合利用
化石能源的利用
01
有石油的地方一般都有天然气(主要成分是甲烷)
渤海油田
大庆油田
我国是世界上最早利用天然气的国家。
《天工开物》记载的利用天然气熬制井盐示意图(局部)
化石能源的利用
01
天然气主要含有由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的成分是甲烷（CH4）。
如何设计实验验证甲烷的元素组成？
化石能源的利用
01
实验：甲烷燃烧及其产物检验
实验步骤
实验
(1)点燃从导管放出的甲烷，在火焰上方罩一个干燥的烧杯，过一会儿，观察烧杯壁上的现象。
(2)迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入少量澄清石灰水，振荡，观察现象。
化石能源的利用
01
实验：甲烷燃烧及其产物检验
记录
实验现象 化学方程式
(1)
(2)
烧杯内壁有无色液滴产生
澄清石灰水变浑浊
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + H2O
CH4+2O2 CO2 + 2H2O
点燃
分析
甲烷具有可燃性，燃烧后有H2O和CO2生成，说明甲烷中含有氢元素和碳元素
化石能源的利用
01
小结：甲烷的性质
物理性质
化学性质
①通常状况下为无色、无气味的气体
②极难溶于水
③密度比空气小
排水法
向下排空气法
可燃性：点燃纯净的甲烷气体，产生淡蓝色火焰。点燃前需验纯！
化石能源的利用
01
池沼中产生的沼气的主要成分是甲烷。把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，就会产生沼气（可再生能源），可用作燃料。
沼气的制取和利用示意图
化石能源的利用
01
海底埋藏着大量可燃烧的“冰”——可燃冰
形成：在高压和低温条件下形成；
主要成分：甲烷水合物；
优点：具有热值高、储量巨大等，有望成为未来新能源；
弊端：如果开发和利用不当，有可能引发地质灾害和温室效应加剧等问题。
化石能源的利用
01
思考与讨论：如果按下表所示的化石能源储量和年产量，估算大约多少年后将可能没有可开采的煤、石油和天然气。
2021年我国化石能源储量和年产量
储 量 年 产 量
煤 2 079亿吨 41.3亿吨
石油 36.89亿吨 1.99亿吨
天然气 63 393亿立方米 2 075.8亿立方米
≈50年
≈18.5年
≈30.5年
化石能源的利用
01
思考与讨论：在图7-23中表示你的估算结果，并谈谈你对化石能源使用与开发的看法。
煤
石油
天然气
年
20
60
100
140
≈30.5
≈18.5
≈50
合理开采化石能源，提高燃料利用率
巩固练习
01
1.下列鉴别氢气和甲烷的方法正确的是（ ）
A.点燃，观察火焰颜色
B.点燃，在火焰上方罩一个干冷的烧杯
C.将燃着的木条放在盛有氢气和甲烷的集气瓶口
D.点燃，在火焰上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯
D
巩固练习
01
2.人类目前消耗的能源主要来自化石燃料。
(1)石油是化石燃料之一，它属于___________(填“纯净物” 或“混合物”)。
(2)煤块经粉碎处理后，在空气中燃烧得更快、更充分，这是因为_________________________________。
(3)农村居民用上了天然气。天然气燃烧的化学方程式为_________________________________。
混合物
增大了煤与空气的接触面积
CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2O
点燃
02
降低化石能源的利用对环境的影响
降低化石能源的利用对环境的影响
02
化石燃料燃烧后的产物
煤
主要含C，还含有H、S、N、O等
主要含C、H
石油
主要成分是甲烷(CH4)
天然气
CO2
H2O
SO2
NO2
NO
CO
浮尘
有害气体
温室效应
酸雨
雾霾
降低化石能源的利用对环境的影响
02
酸雨对环境的危害
SO2
NO2
NO
酸雨对植被的破坏
酸雨对雕像的腐蚀
降低化石能源的利用对环境的影响
02
汽车尾气中的污染物有：CO、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、烟尘等。
降低化石能源的利用对环境的影响
02
降低化石能源的利用对环境影响的措施
1.大力推广使用脱硫煤，改进脱硫设备；
2.天然气代替煤；
3.改进发动机的燃烧方式，使用催化净化装置，加大尾气检测力度，推广使用电动汽车；
2CO + 2NO === 2CO2 + N2
催化剂
汽车尾气处理：
4.开发和利用新的清洁燃料及能源。
降低化石能源的利用对环境的影响
02
开发新能源——氢能源
氢能源汽车
氢燃料电池原理
降低化石能源的利用对环境的影响
02
开发新能源——氢能源
现役推力最大的氢氧火箭发动机
我国首列氢能源市域列车试跑成功
降低化石能源的利用对环境的影响
02
2H2 + O2 === 2H2O
点燃
燃烧热值高
产物为H2O，无污染
2H2O === 2H2 + O2
通电
原料来源广
理想的清洁、高能燃料
开发新能源——氢能源
降低化石能源的利用对环境的影响
02
实验室常用锌和稀硫酸反应制取氢气。反应的化学方程式为
开发新能源——氢能源
Zn＋H2SO4 ZnSO4＋H2
固液常温型
排水法收集氢气
向下排空气法收集氢气
H2难溶于水
H2的密度比空气小
降低化石能源的利用对环境的影响
02
开发新能源——氢能源
工业上一般通过电解水或以化石能源为原料制取氢气。
大量制取和储运成本较高，氢气在生产和生活中还未能广泛应用
降低化石能源的利用对环境的影响
02
开发新能源——其他能源
太阳能
风能
核能
地热能
水能
生物质能
降低化石能源的利用对环境的影响
02
我国已经建成世界最大规模的清洁发电体系
浙江温州滩涂光伏发电项目
青海德令哈熔盐光热发电项目
广东阳江海上风电项目
福建福清“华龙一号”核电项目
开发新能源的作用：解决化石能源枯竭，减少环境污染。
巩固练习
02
1.下列关于煤的说法不正确的是（ ）
A.煤是一种化石燃料，最终将被耗尽
B.将煤隔绝空气加热，可以得到焦炭、煤焦油、煤气等物质
C.煤只含有碳、氢两种元素
D.煤是一种复杂的混合物
C
巩固练习
02
2.化石燃料中的煤通常含有硫元素，直接燃烧会产生SO2。下列措施不能减少SO2排放的是（ ）
A .燃煤时提供充足的氧气
B .推进“煤改气”、“煤改电”
C .使用地热能等新能源
D .循环利用工业尾气中的SO2
A
巩固练习
02
3.下列措施：①改进发动机的燃烧方式，使汽油充分燃烧；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；④改用压缩天然气。 其中能够减少汽车尾气对空气污染的是（ ）
A.①② B.②③ C.①②③④ D.①②③
C
课堂总结
化石能源
综合利用
环境污染
分类
形成
煤
石油
天然气
煤的干馏
石油的分馏
不可再生能源
温室效应
有毒
酸雨
开发利用新能源
九年级化学·人教版
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