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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
（人教版）九年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
04
课堂练习
05
课堂总结
06
分层作业
核心素养目标
1.化学观念：理解化石能源的组成、结构与性质的关系，认识其作为复杂混合物的特点。从元素循环的角度，认识化石能源利用过程中碳、氢等元素的转化和迁移规律。
2.科学思维：能够分析化石能源燃烧对环境的影响（如温室效应、酸雨、雾霾等），运用证据和逻辑推理评估不同能源利用方式的优缺点。
3.科学探究与实践：设计并实施简单的实验，探究化石能源燃烧的条件、产物及对环境的影响，培养实验操作技能和数据处理能力。
4.科学态度与责任：认识到化石能源的不可再生性，树立节约能源、合理利用资源的意识，养成低碳生活的习惯。关注化石能源利用引发的环境问题，增强环保意识和社会责任感，积极参与环境保护活动。理解能源发展对社会进步的重要性，认同化学在能源领域的作用，培养对科学的兴趣和探索精神。
新知导入
一、化石能源的利用
化石能源是古代生物的遗骸经一系列复杂变化形成的，是不可再生能源。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。
新知导入
1.煤和石油
煤：是复杂的混合物，主要含碳元素，还含氢、氧、氮、硫等元素。作为燃料，主要利用碳与氧反应放热。
石油：从地下开采出来的石油叫原油，一般是黏稠液体，主要含碳和氢两种元素。加热炼制并分离，可得到多种燃料和化工原料。
新知导入
性质
组成元素
综合利用
性质
组成元素
综合利用
黑色固体有光泽，具有可燃性
主要含有碳元素，此外，还含有氢、氧、氮、硫等元素。
煤的综合利用，可以通过将煤隔绝空气加强热分解或煤与其他物质反应来实现，由此得到许多有用的物质，如焦炭、煤焦油、煤气等。煤气是由一氧化碳、氢气和甲烷等组成的混合气体，可用作居民生活燃气和化工原料。
煤
新知导入
石油炼制的部分产品和主要用途
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利用各成分的沸点不同进行分离，可得到多种燃料和化工原料，使石油得到综合利用。
　　我国石油化工专家、2007 年度国家最高科学技术奖获得者闵恩泽院士不畏艰辛，打破了国外技术封锁，成功研发了多种催化剂的生产技术，解决了国防和炼油行业的燃眉之急。他也因此被誉为中国炼油催化应用科学的奠基人。
闵恩泽院士
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新知导入
天然气：主要含有由碳和氢组成的气态碳氢化合物，最主要成分是甲烷。我国是最早利用天然气的国家之一。
大庆油田
渤海油田
明代的《天工开物》记载了我国古代劳动人民利用天然气熬制井盐。
新知导入
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金
刚
石
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
CH4+2O2 CO2 + 2H2O
点燃
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + H2O
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
注意
点燃甲烷前，要先检验甲烷的纯度。
【实验7-2】P171
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金
刚
石
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。（如图7-21）
图7-21 沼气的制取和利用示意图
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金
刚
石
可燃冰
【主要成分】甲烷水合物。
【形成】在高压和低温条件下形成的。
【优点】热值高、储量巨大，有望成为未来新能源
【利用】开采的关键是解决技术上的问题。但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。
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金
刚
石
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金
刚
石
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。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。
思考与讨论
表7-3 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
煤
石油
天然气
20年
40年
60年
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金
刚
石
二、降低化石能源的利用对环境的影响
酸雨
形成
危害
防治
煤燃烧时产生二氧化硫、氮的氧化物等污染物，这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水，会形成酸雨
损害生态：酸化土壤、水体，致生物受损、多样性降低。
腐蚀建筑：侵蚀金属、石料等，损坏文物古迹。
威胁健康：刺激呼吸道等，通过食物链间接危害人体。
使用脱硫煤，改进生产中使用的脱硫设备；
用天然气代替煤。
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金
刚
石
汽车燃料的燃烧
【汽车燃料的燃烧对空气的影响】
汽车使用的汽油或柴油燃烧时产生的一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物和烟尘等，会随尾气直接排放到空气中，造成污染；大量化石能源燃烧释放的二氧化碳会引起温室效应加剧，导致全球变暖。
【减少汽车尾气污染的措施】
改进汽车发动机的燃烧方式，使用催化净化装置，加大尾气检测力度，推广使用电动汽车。
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金
刚
石
【新能源的开发原因】
随着能源消耗量的增长，化石能源对环境的影响越发突出。同时，人类巨大的能源需求也使化石能源面临枯竭的危险。因此，开发和利用新能源已成为人类的迫切需求。
【氢能开发的原因】
氢气作为能源，正在受到越来越多的关注。氢气无毒，完全燃烧放出的热量约为同质量甲烷的两倍或同质量汽油的三倍，且燃烧后的产物是水，不会污染空气，也不会向大气排放二氧化碳。氢气是一种清洁的高能燃料，已应用于航天、交通等领域
氢能的开发
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金
刚
石
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
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
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金
刚
石
新知导入
开发新能源——氢能源
我国研制的氢能源市域列车
我国研制的大推力
氢氧火箭发动机
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金
刚
石
　　开发和使用新能源
浙江温州滩涂光伏发电项目
亚洲最大滩涂渔光互补发电项目
广东阳江海上风电项目
国内首个百万千瓦级海上风电场
课堂总结
清洁燃料
化石燃料
可燃冰等
煤
石油
天然气
燃料
Zn＋H2SO4 === ZnSO4＋H2↑
实验室制取氢气的化学方程式为：
课堂练习
A
1.社会发展需要人与自然和谐共生。生活中的下列做法，符合低碳环保理念的是( )
①积极植树种草 ②乘公交车出行 ③废弃电池深埋
④践行光盘行动 ⑤随意丢弃垃圾 ⑥自备购物布袋
A.①②④⑥ B.①③④⑤
C.②③④⑥ D.②④⑤⑥
课堂练习
2. 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
分层作业
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
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