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课题2 化石能源的合理利用
教学目标 1.能列举生活中常见的能源及其应用；知道石油炼制出的几种主要产品及其用途；了解天然气等在生活中的应用；知道化石燃料是人类重要的自然资源，对人类生活起着重要作用。2.了解化石燃料的不可再生性，以及化石燃料燃烧对环境的影响。认识合理利用和开发能源、节约使用化石燃料的重要性；树立环境保护意识。
重点和难点 重点：化石能源的利用。难点：氢气的制取。
◆知识点一 化石能源的利用
1.化石燃料
、 和 是化石燃料，它们都是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，属于 能源。
2.煤和石油
（1）煤是古代植物等被埋在地下经过长期复杂的变化而形成的混合物，主要含碳元素，还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素，以煤作燃料主要是利用碳元素与氧反应所释放的热量。
（2）石油是古代动植物的遗骸被层层沙泥掩埋，经长期复杂的变化形成的，从油井中开采出来的石油叫原油，是一种黏稠状的液体，是由沸点不同的多种化合物组成的复杂混合物，主要含碳、氢两种元素。
（3）煤和石油的综合利用
煤的干馏 石油的分馏
原理 隔绝空气加强热，使煤分解 将温度控制在不同物质的沸点，使各物质分离
产品及用途 固体 焦炭(冶金原料) 石蜡(制成蜡烛)、沥青(铺路)
液体 煤焦油(化工原料) 汽油、煤油、柴油(不同交通工具适用的燃油),润滑油等
气体 煤气(重要燃料) 石油气(重要燃料)
①煤的干馏是 变化，石油的分馏是 变化。②家庭用的液化石油气是石油化工的一种产品，其主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等。煤气也可作为生活燃气，主要成分为氢气、甲烷、一氧化碳和其他气体等。
3.天然气
（1）天然气
天然气主要含有由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要成分是 。池沼中的气体( )、煤矿矿井里的气体( 气体)的主要成分也是甲烷。我国是世界上最早利用天然气的国家。明代的《天工开物》记载了我国古代人民利用天然气熬制井盐。
（2）实验探究——甲烷的组成和性质
实验目的 探究甲烷的组成和性质
实验步骤 ①点燃从导管放出的甲烷，在火焰的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
实验现象 甲烷燃烧 ，放出热量，烧杯内壁上有无色液滴产生 澄清石灰水变
化学方程式
实验结论 甲烷中含有 元素和 元素；甲烷具有 性，燃烧生成
（3）甲烷的性质：
①物理性质： 、 的气体，密度比空气 ， 溶于水。
②可燃性。甲烷燃烧时，产生明亮的蓝色火焰，放出热量，生成水和二氧化碳。
①当燃气灶或煤炉的火焰呈现 色或 色，锅底出现 色时，说明氧气(或空气)的量不足，燃气发生不完全燃烧，因此需要调节灶具或炉具的进风口，以增大氧气(或空气)的进气量。
（4）沼气
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，可用作燃料。
（5）可燃冰（ 物）
①主要成分：甲烷水合物(CH4·xH2O)。
②形成：在低温和高压条件下形成。
③优点：热值高，储量巨大，有望成为未来新能源。
④利用：开采的关键是解决技术上的问题，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。
即学即练
1．下列有关化石能源的说法中，错误的是
A．煤是可再生能源 B．煤可作燃料
C．石油炼制可得多种产品 D．天然气的主要成分是
2．燃料是人类社会重要的能源，下列说法不正确的是
A．汽车燃料改用压缩天然气可减少对空气的污染
B．石油炼制可得到石油气、汽油、煤油等产品
C．煤的燃烧可能造成酸雨的原因是排放大量CO2
D．煤的干馏属于化学变化
3．《2050年世界与中国能源展望》中提出，全球能源结构正在向多元、清洁、低碳转变。
（1）目前，人们使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、 和天然气等。煤属于 （填“纯净物”或“混合物”）。天然气的主要成分是甲烷，其完全燃烧的化学方程式为 。
（2）煤的综合利用：
①煤不完全燃烧产生的CO，若直接排放会污染空气，CO能进一步燃烧放热，生成CO2，请写出CO燃烧的化学方程式 。
②煤焦化的产物之一是焦炭（主要成分为C）。在高温条件下，利用焦炭与铁矿石（主要成分为Fe2O3）炼铁的化学方程式为 。
③煤的气化发生了两个反应：C+H2OCO+H2、CO+H2OCO2+H2，经过气化得到4g氢气和22g二氧化碳，则参加反应的煤中碳元素的质量是 。
④利用化石燃料造福人类的同时，也带来了一些环境问题，如煤燃烧时排放出 和氮的氧化物，这些气体会导致形成酸雨。为减少这些气体带来对环境的影响，我们可以采取的措施有 （一种合理方法即可）。
（3）科技发展促进新能源的开发利用。目前已经开发的绿色能源有 （写出一个即可）。
◆知识点二 降低化石能源的利用对环境的影响
1.化石能源的利用对环境的影响及防治
（1）酸雨
形成 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
危害 ①危害人体健康；②破坏土壤、森林、植被；③腐蚀建筑物及金属制品；④导致水体酸化，严重影响水生动植物的生长
防治 ①大力推广使用脱硫煤，改进生产中使用的脱硫设备；②用天然气替代煤
（2）汽车燃料的燃烧
汽车燃料的燃烧对空气的影响 减少汽车尾气污染的措施
汽车燃料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，造成大气污染 ①改进发动机的燃烧方式，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加大检测尾气力度，禁止未达环保标准的汽车上路；④推广使用电动汽车
（3）大量化石能源燃烧释放的二氧化碳还会引起温室效应加剧，导致全球变暖。
2.能源的利用与开发
（1）氢气
物理性质 、 的气体，密度比空气的 ， 溶于水
化学性质 ①可燃性： ;②还原性：
氢能源的优点 氢气本身无毒；热值 ；原料来源广泛；燃烧产物是水，不会污染空气，也不会向大气排放二氧化碳
用途 作为一种清洁的高能燃料，氢气已应用于航天、交通等领域，如我国研制的大推力氢氧火箭发动机、氢能源市域列车等
未能广泛应用的原因
发展前景 随着科技的发展，氢能源的开发和利用已取得很大进展，氢气将可能成为主要的能源之一
（2）氢气的制取
①在实验室里，我们常用锌与稀硫酸反应来制取氢气，反应原理为 ，实验装置如图所示。
②工业上，一般通过电解水或以化石能源为原料制取氢气。
（3）开发和利用新能源
人们正在开发和利用许多其他能源，如太阳能、风能、地热能、潮汐能、核能和生物质能等，促进能源消费结构不断优化，向清洁低碳方向转变。
即学即练
1．下列能源是清洁高能燃料的是
A．液氢 B．煤炭 C．酒精 D．石油
2．氢气是理想的能源，也是重要的工业原料。
一、氢气的应用
（1）液氢、液氧可分别用做运载火箭的燃料及助燃剂，氢气燃烧反应的化学式表达式为 。
（2）利用H2等物质在一定条件下合成甲醇（CH4O）的主要反应过程如图1所示。
产生甲醇的反应化学式表达式为 。
二、氢气的获得
（3）CO2和CH4的重整是制高纯氢的方法之一，主要流程如图2（部分反应条件未注）：
①该流程中可循环利用的物质是 。
②利用液氮的低温可将CO液化分离而得纯净H2，说明H2的沸点比CO （填“高”或“低”）。
三、氢气的贮存
Mg2Cu可用于化学储氢，其贮氢反应为Mg2Cu+H2MgCu2+MgH2
（4）贮氢反应需要在高温和氩气的氛围中进行，贮氢反应中须通入氩气，其目的是 。
（5）储氢反应产物MgCu2其相对分子质量为 。
考点一 化石能源的开发与利用
【例1】家用燃料的变迁体现着科技的进步，印证着生活的向好发展。请结合所学知识和下图，回答下列问题。
（1）薪柴、煤炭、液化石油气、天然气均可作为燃料，主要的原因是 。
（2）过去，薪柴是主要燃料。涉及薪柴的成语“釜底抽薪”蕴含了一种灭火方法，其灭火原理是 。
（3）如今，通过西气东输工程，天然气作为家用燃料已广泛使用，请写出天然气中甲烷完全燃烧的化学方程式 。
（4）燃料不充分燃烧不仅会浪费资源，还会造成空气污染。使燃料充分燃烧，通常需要考虑的因素有 （写一种即可）。
（5）你认为未来家用燃料应具备的特点是 。
【变式1-1】科学家发现，地球上的碳库(储存碳的场所)主要包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈。下列相关叙述不正确的有
A．海洋是地球上最大的碳库，能溶解大量的二氧化碳
B．煤炭、石油中的碳主要来自古代生物的遗体
C．森林中的树木通过呼吸作用将碳固定在其体内
D．石灰岩(主要成分为)的形成也与碳循环有关
【变式1-2】扎实做好“碳达峰”、“碳中和”各项工作是减缓温室效应的有力举措。下列说法不正确的是
A．“碳达峰”、“碳中和”中的“碳”指CO2
B．煤炭综合利用的方法有气化、焦化、液化，这些方法都属于物理变化
C．造成温室效应加剧的主要原因是化石燃料(煤、石油和天然气)的过度使用，它们都是混合物
D．绿色低碳生活就是降低二氧化碳产生的行为，例如多走路少开车
【变式1-3】从古至今，家用(如图)燃料经历了巨大变化。
（1）将木柴劈成细块再燃烧的目的是 ；根据下表，燃烧煤炭容易造成的环境问题是 。
燃料类型 热值(MJ/kg) CO2排放(kg/kg燃料) SO2排放(kg/kg燃料) 使用比例
天然气 55 2.75 0.1 75%
液化石油气 50 3.0 0.02 22%
煤炭 30 2.4 20 2%
柴草 18 2.0 0.5 1%
（2）天然气属于 (填“可”或“不可”)再生能源，燃烧的方程式是 。
（3）若遭遇火灾时正确的处理方式是 (填字母)。
a.拨打119火警电话
b.室内着火，立即打开门窗呼救
c.楼房着火时，乘坐电梯逃离
d.若火势较大，用湿毛巾捂住口鼻迅速撤离着火区
（4）由下图可知，家用燃料75%选用天然气的原因是 。
考点二 绿色能源的开发与利用
【例2】氨能是一种零碳能源，因比氢气更易液化储运，作为氢能源的载体更有发展潜力。
（1）下图为绿氨生产的构建模型图。空气分离过程中，体现的、的性质差异是 ，电解水可选用的可再生能源是 。
（2）光催化固氮合成氨是一种很有前景的合成氨的方法，其微观示意图如图所示。反应过程中，参加反应的乙与生成的质量比为 。
（3）氨气在空气中不燃烧，但是在氨气中添加适量的氢气就能燃烧，四种不同氨气含量的混合气体在不同体积空气中燃烧的速率如图所示，根据图示你得出的结论是 。
（4）氨气可用于制作燃料电池(如图所示)，在燃料电池中，有元素得失电子导致其化合价发生变化，从而发生氧化还原反应，有元素得电子的物质为正极反应物，有元素失电子的物质为负极反应物，该电池工作时，由b极移向a极，请你推测，该燃料电池中，a极为 (填“正”或“负”)极。该燃料电池工作时，发生的化学反应为 。
【变式2-1】海南积极探索自由贸易港生态绿色发展新模式。下列做法不利于绿色发展的是
A．积极植树、造林、种草 B．工厂污水直接排入河流
C．大力推广新能源汽车 D．分类回收生活中的垃圾
【变式2-2】我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。为此，我们一起努力。
（1）能源结构的调整和替代。
①页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，其成分以甲烷为主，甲烷在空气中燃烧的化学方程式为 。
②目前我们正在利用的清洁能源除太阳能外，还有 （写出一种）。
（2）“碳捕获”并封存有利于资源化利用。
同学们设计了一个简易捕捉器，其捕捉的流程如图1所示。
①写出喷雾反应器中发生反应的化学方程式 ，采用“喷雾”的优点是 。
②流程中可循环利用的物质为 。
（3）“碳”的转化与利用。
与在催化剂作用下可得到合成气（CO和），反应过程中催化剂表面还同时存在积碳反应和消碳反应，原理如图2所示。
①消碳反应产物“”的化学式是 。
②反应一段时间后，催化剂的催化效果降低的原因是 。
③其他条件不变，催化剂表面的积碳量随温度变化如图3所示。温度高于600℃，催化剂表面积碳量减少的原因可能是 。
【变式2-3】阅读下列材料，分析并回答问题：
氢能是一种绿色低碳、应用广泛的二次能源，与化石能源不同，其难以直接从自然界获取。目前，按照制取方式，制氢的过程可分为三种，通过化石能源燃烧产生氢气，在生产过程中会有二氧化碳的排放，叫作灰氢；利用化石能源制氢，在产生温室气体的同时，会使用碳捕捉、碳封存等技术，从而实现低碳排放生产，是蓝氧；通过核能、太阳能、风能等发电进行电解水制氢，完全没有碳排放，叫作绿氢，绿氢成本较高。分解水法制氢的能量转化如图1，2022年全球制氢路线占比如图2，预测我国2050年氢气来源分布如图3。
（1）化石能源主要包括 。
（2）材料中涉及的电解水产生绿氢用到的能源有 （至少写两种）；绿氢相比于灰氢的优点是 。
（3）图1中光分解水制氢过程中太阳能转化为 能，该反应的化学方程式为 。
（4）根据图2和图3，可以得到的信息是 （写一条）。
考点三 氢气的实验室制取
【例3】实验室常用锌与稀硫酸来制取氢气，据图回答下列问题。
（1）仪器①的名称为 。
（2）写出A装置中反应的化学方程式 ，可以用来收集氢气的装置是 （填字母序号）。
（3）用下图装置可以收集较纯净的氢气，请将装置中的导管补画完整。
（4）实验室在制取氢气并试验氢气的化学性质的实验中，点燃氢气前，一定要 。
【变式3-1】如图为实验室常用仪器，据图回答下列问题。
（1）写出仪器①的名称： 。
（2）实验室制取氢气的化学方程式为 ；组装制取并收集干燥氢气的装置，需选择的仪器有 (填序号)。
（3）用排水法收集的氢气不纯的可能原因是 (写出1点即可)。
（4）验证氢气具有可燃性时，实验前应进行的操作是 。
【变式3-2】兴趣小组同学用如图1装置完成实验室制取和收集气体的实验，请你结合所学化学知识回答问题。
（1）仪器①的名称是 。
（2）实验室用A装置制取氧气，试管口放一团棉花的作用是 ，反应的化学方程式为 ，用E装置收集氧气，集气瓶内的水全部排出后，将导管移出集气瓶，再进行如下操作：a.从水槽中取出集气瓶；b.瓶口向上放置；c.在集气瓶口盖好玻璃片。正确的操作顺序是 （用编号排序），若将制得的氧气通入图2试管中与白磷接触，观察到白磷不燃烧，原因是 。
（3）实验室用B装置制取二氧化碳，长颈漏斗末端要伸入液面以下的原因是 ，相较于B装置，用C装置作为发生装置制取二氧化碳的优点是 ，常用澄清石灰水来检验制取的CO2，发生反应的化学方程式为 。
（4）实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气，若要收集较干燥的氢气，应选择的发生装置和收集装置是 （填字母序号）。
【变式3-3】氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。
Ⅰ.实验室用锌粒和稀H2SO4制氢
（1）如图-1仪器M名称为 ，发生装置 （填字母）可控制反应的发生与停止。
（2）为探究“CuSO4溶液的用量”对锌粒和稀H2SO4反应生成H2速率的影响。某小组同学记录收集相同体积的H2所需时间如图-2。（Zn＋CuSO4 = ZnSO4＋Cu）
①由ab段判断CuSO4溶液 （填“能”或“不能”）加快生成氢气的速率。
②bd段变化趋势的主要原因可能是 。
Ⅱ.电解水制氢
（3）实验装置如图-3
①向电解器中加水前，玻璃管a、b两端的活塞应 （填“打开”或“关闭”）。
②接通电源后，观察到两个电极上均有气泡产生，玻璃管 （填“a”或“b”）中产生气泡速率较快。
③通电一段时间后，a、b、c管中剩余液面的高低顺序为 （由高到低排列）。
④下列实验能证明水是由氢、氧两种元素组成是 （填字母）。
A．水的电解
B．水的蒸馏
C．水的煮沸
D．H2和CuO反应生成Cu和水
Ⅲ.CH4热解制氢
（4）高温时，以熔融金属锡(Sn)为液态传热介质，细小的CH4气泡从鼓泡反应器底部注入并发生分解，得到固体石墨。反应原理如图-4所示。
已知：液态锡密度为7.0g/cm3，石墨密度为2.2g/cm3。
①甲烷高温制氢的化学方程式为 。
②该方法可避免石墨在介质Sn中大量附着，主要原因是 。
基础达标
1．“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向，其核心要求是从源头上消除污染。以下做法符合“绿色化学”理念的是
A．将垃圾废物浇上汽油后焚烧
B．研究、开发、利用太阳能
C．将工业废水直接排入河流中
D．禁止化工厂生产化工产品
2．下列关于沼气、煤、石油的说法正确的是
A．煤的液化、煤的焦化、煤的气化都属于物理变化
B．石油的分馏和煤的干馏都是化学变化
C．沼气的主要成分是甲烷
D．石油是一种由沸点不同的化合物组成的混合物，不加热就可以直接燃烧
3．化学与我们的生活息息相关。下列说法正确的是
A．煤的气化、焦化和液化都属于物理变化
B．在有明火的区域内可以喷洒含酒精的消毒剂
C．天然气灶火焰呈黄色时，应调小燃气进气口
D．炒菜时油锅着火立即倒入水，降低可燃物的着火点
4．下列说法正确的是
A．石油是一种纯净物
B．沼气是不可再生资源
C．煤燃烧时只生成二氧化碳
D．将煤作为燃料，主要是利用碳元素与氧反应所放出的热量
5．近年来全球变暖已使人类的生存环境遭受严重的威胁。下列气体不能产生温室效应的是
A．臭氧 B．氧气 C．甲烷 D．二氧化碳
6．“坚持绿色发展，建设美丽中国”是全国人民的共识，下列做法不符合这一理念的是
A．加高工厂烟囱，高空排放废气
B．增大绿化面积，改善空气质量
C．减少燃煤发电，推广新型能源
D．采用绿色工艺，减少化工污染
7．绘制碳循环简图（如右图）。下列有关说法错误的是
A．绿色植物通过光合作用吸收CO2
B．化石燃料完全燃烧转化为CO2
C．海水吸收CO2生成稳定的碳酸
D．大气层的CO2能产生温室效应
8．可燃冰有望成为未来新能源。下列有关可燃冰的说法，错误的是
A．属于混合物 B．若开采不当，将造成严重的温室效应
C．燃烧时放出热量 D．与冰的组成元素完全相同
9．阅读短文回答问题：
乙醇，俗称酒精，是一种常见的有机化合物。它是无色、有特殊气味的液体，易挥发，能与水以任意比例互溶，也能溶解多种有机物。乙醇的化学性质较为活泼，能在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，同时释放出大量的热，因此常被用作燃料，如乙醇汽油就是在汽油中加入一定比例的乙醇制成的。75%的乙醇溶液常用于在医疗上杀菌消毒。乙醇还是重要的化工原料，可用于制造醋酸、饮料、香精等。但需要注意的是：乙醇易挥发且可燃，其蒸气与空气混合遇明火可能发生爆炸，使用和储存时需远离火源；同时，过量饮用含乙醇的饮品会危害人体健康。
（1）乙醇的俗名是 。
（2）根据上文，乙醇的物理性质有 (写一条即可)。
（3）从文中所给的信息，乙醇被用作燃料的原因是 。
10．中华民族，泱泱华夏，自古便与火结下了不解之缘。从燧人氏钻木取火，到文明之火燎原九州，火，既是生存之基，亦是智慧之光。
（1）燃烧与人类生产、生活有着密切的关系。下列成语的原意与燃烧无关的是___________。
A．卧薪尝胆 B．釜底抽薪 C．火上浇油 D．煽风点火
（2）《庄子·杂篇·外物》记载“木与木相摩则然(燃)”，从燃烧条件分析“木与木相摩”的取火原理： 。
（3）“清明”：清明祭，青烟起。人们祭祀时会点燃檀香，将檀香掐断，即可灭火，其灭火原理是 。
（4）火的利用促进燃料的发展，为打赢蓝天保卫战，部分地区对家用燃料进行了“气代煤”改造，用天然气代替煤的优点是 。
（5）古有“石热生云雾，水浇化膏泥”之妙景，生石灰(氧化钙)遇水则剧烈反应，写出生石灰与水反应的化学方程式 。
综合应用
11．对化石燃料的综合利用是目前研究的热点问题之一，煤的气化是一种重要的综合利用技术，其过程如图甲所示，合成气中的物质A和B在催化剂作用下反应可生成物质C和D，其反应的微观过程如图乙所示。
（1）化石燃料包含煤、天然气和 。
（2）气化炉中主要发生了 (选填“物理”或“化学”)变化。
（3）图乙虚线框中物质的微观粒子示意图为下列中的___________(填字母)。
A． B． C． D．
（4）图乙反应的化学方程式为 ；该反应前后种类和数目发生改变的是 (选填“分子”或“原子”)。
（5）大量使用化石燃料会带来一些环境问题，人类迫切需要开发新能源，你知道的一种新能源是 。
12．阅读分析，解决问题：
液态阳光——未来的绿色能源
从古至今，人类利用太阳能制备甲醇的道路曲折而坎坷。甲醇以其来源不同可划分为五代，分别是煤制甲醇（第一代）；煤气或页岩气制甲醇（第二代）；以极低排放或零排放技术用煤或气制甲醇（第三代）；生物质制甲醇（第四代）；水经太阳光分解制氢，空气中的二氧化碳加氢生成甲醇（第五代）。其中，后三代制成的甲醇统称为“清洁甲醇”，后两代制成的甲醇统称为“绿色甲醇”，被誉为“液态阳光”。甲醇是一种无色透明液体，挥发性强、有毒性、易燃，能用于生产乙酸、烯烃等化学品。第五代甲醇的生产过程（如图所示）不仅实现了太阳能的有效转化，还减少了二氧化碳的排放。随着科技的不断进步，“液态阳光”有望成为未来能源的重要组成部分，为人类的可持续发展提供新的动力。
（1）煤属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；从环境保护角度分析，与煤制甲醇相比，第五代制取甲醇的方式具有的优点为 。
（2）甲醇中含有 种元素，甲醇具有的物理性质是 （写1条）。
（3）在“液态阳光”的制备过程中，水在催化剂和光照作用下制氢的化学方程式为 。
（4）“液态阳光”除可用于生产乙酸、烯烃等化学品，还可用于 。
13．《天工开物》中关于煤矿采煤的记载：“从土面能辨有无之色，然后掘挖，深至五丈许方始得煤。初见煤端时，毒气灼人。有将巨竹凿去中节，尖锐其末，插入炭中，其毒烟从竹中透上。”煤矿中的“毒气”俗称瓦斯，主要成分是CH4，此外还有H2S等气体。
（1）“巨竹凿去中节”使竹子整体贯通，此竹筒相当于实验室中的 (填仪器名称)。
（2）“其毒烟从竹中透上”，这种做法主要利用瓦斯 的物理性质。
（3）挖煤时“毒气”遇火会发生爆炸，主要反应的化学方程式为 。
（4）为了防止煤矿的矿井发生瓦斯爆炸事故，下列做法可行的是 (填字母)。
a．矿井内要加强通风
b．进矿前先做灯火试验
c．安装瓦斯探头传感器，监测瓦斯浓度
14．我国提出力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。
（1）“碳减排”。从能源结构看减排。我国近20年一次能源消费结构对比如图1.
①根据图1，2000-2020年能源消费结构中逐渐升高的是 。利用天然气代替含硫煤做家庭燃料的优点是可以减少 的排放。做饭时，若燃气灶的火焰呈现黄色或橙色，则需将灶具进风口 (填“调大”或“调小”)即可恢复正常的淡蓝色火焰。
②人类活动排放的主要途径有 (写一个)等。
③写出日常生活中你能做到的一种“低碳”行为： 。
（2）“碳捕获”。利用化学方法吸收是实现“碳捕获”的方法之一。海水吸收的产物是 。
（3）“碳利用”。我国科学家使用纳米纤维作催化剂实现了的转化。反应原理如下图所示：
①反应前后未发生改变的微观粒子有 (填一种即可)。
②上述反应的化学方程式为 。
（4）“碳封存”。矿物质碳化封存的反应之一是氧化镁与化合生成碳酸镁，碳酸镁的化学式为 。
拓展培优
15．阅读下面科普短文，回答相关问题。
气候变化是人类面临的全球性问题，随着各国二氧化碳排放，温室气体猛增，对生命系统形成威胁。在这一背景下，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，我国由此提出就是我们国家承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，即“碳达峰”，达到峰值之后再慢慢减下去；而到2060年，针对排放的二氧化碳，要采取植树、节能减排等各种方式全部抵消掉，这就是“碳中和”。我国近年部分行业二氧化碳年排放量如图所示：
大气能使太阳短波辐射到地面，而地表受热后向外放出的大量长波热辐射线，却被大气吸收，这样的作用形成了类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。形成温室效应的气体，除二氧化碳外还有甲烷、臭氧、氟氯代烷等30多种。如果二氧化碳含量比现在增加一倍，气候将明显变暖，全球气温将升高3-5℃，两极地区可能升高10℃。气温升高将导致某些地区雨量增加，某些地区出现干旱，出现频率也将提高，自然灾害加剧。更令人担忧的是，由于气温升高将使两极地区冰川融化，海平面升高，许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁，甚至被海水吞没。为减少大气中过多的二氧化碳，一方面需要人们尽量减少不可再生的化石燃料的燃烧，使用清洁能源。另一方面要保护好森林和海洋，使他们多吸收二氧化碳，来帮助减缓温室效应。让我们一起来保护我们的地球吧！
（1）“碳达峰”和“碳中和”中的“碳”是指___________(填序号)。
A．碳元素 B．碳单质 C．碳原子 D．二氧化碳
（2）由图可知，工业行业大类中， 行业CO2年排放量最多。
（3）森林吸收二氧化碳属于 变化。
（4）下列说法中正确的是___________(填写序号)。
A．二氧化碳的大量排放会加剧温室效应，因此二氧化碳属于空气污染物
B．能形成温室效应的气体有很多种
C．近年来兴起的电动汽车在一定程度上能减少二氧化碳的排放
D．空气中的氧气、氮气是纯净物，二氧化碳是混合物
16．阅读下面的科普短文，回答相关问题。
燃油汽车和新能源汽车是当今社会交通工具的两大主流类型。燃油汽车燃料燃烧不仅产生大量二氧化碳，还会释放有害物质。2021～2023年，我国不同动力类型汽车销量占比如图1。
纯电动汽车因其能源利用率高、结构简单、噪声小等优点成为近年来使用最广的新能源汽车。纯电动汽车利用电池储能后放电，驱动汽车行驶，但因电池安全性、充电时长、续航里程、使用寿命等因素导致其发展受限。我国科研人员通过研究对比了添加1-SP和2-CNT两种导电剂对纯电动汽车中磷酸铁锂电池使用寿命的影响，结果如图2(容量保持率越高，代表电池使用寿命越长)。
混合动力汽车是结合了传统内燃机和电动机作为动力源的汽车类型。这种设计旨在利用两种动力源的优势，提高能源效率、降低排放。其工作模式可以根据车辆的需求和电池的状态自动切换，在制动和减速时，电动机转换为发电机，回收能量并储存在电池中。
（1）目前我国主要用压缩天然气作为燃油汽车的替代燃料，天然气的主要成分是甲烷，在空气中完全燃烧生成二氧化碳和水，写出天然气燃烧的文字表达式 。
（2）纯电动汽车的优点有 (答一点即可，下同)，其发展受限的原因是 。
（3）判断下列说法的正误，填“对”或“错”。
①新能源汽车和纯电动汽车是当今社会交通工具的两大主流类型。
②2021年～2023年，我国混合动力汽车和纯电动汽车的销量占比均逐年增加。
③混合动力汽车可以提高能源效率、降低排放。
（4）对比图2中的两条曲线，得出的结论是：在实验研究的放电倍率范围内，当放电倍率相同时， 。
（5）混合动力汽车在制动和减速这一过程中的能量转化是将化学能转化为 能。
答案和解析
教学目标 1.能列举生活中常见的能源及其应用；知道石油炼制出的几种主要产品及其用途；了解天然气等在生活中的应用；知道化石燃料是人类重要的自然资源，对人类生活起着重要作用。2.了解化石燃料的不可再生性，以及化石燃料燃烧对环境的影响。认识合理利用和开发能源、节约使用化石燃料的重要性；树立环境保护意识。
重点和难点 重点：化石能源的利用。难点：氢气的制取。
◆知识点一 化石能源的利用
1.化石燃料
煤、石油和天然气是化石燃料，它们都是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，属于不可再生能源。
2.煤和石油
（1）煤是古代植物等被埋在地下经过长期复杂的变化而形成的混合物，主要含碳元素，还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素，以煤作燃料主要是利用碳元素与氧反应所释放的热量。
（2）石油是古代动植物的遗骸被层层沙泥掩埋，经长期复杂的变化形成的，从油井中开采出来的石油叫原油，是一种黏稠状的液体，是由沸点不同的多种化合物组成的复杂混合物，主要含碳、氢两种元素。
（3）煤和石油的综合利用
煤的干馏 石油的分馏
原理 隔绝空气加强热，使煤分解 将温度控制在不同物质的沸点，使各物质分离
产品及用途 固体 焦炭(冶金原料) 石蜡(制成蜡烛)、沥青(铺路)
液体 煤焦油(化工原料) 汽油、煤油、柴油(不同交通工具适用的燃油),润滑油等
气体 煤气(重要燃料) 石油气(重要燃料)
①煤的干馏是化学变化，石油的分馏是物理变化。②家庭用的液化石油气是石油化工的一种产品，其主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等。煤气也可作为生活燃气，主要成分为氢气、甲烷、一氧化碳和其他气体等。
3.天然气
（1）天然气
天然气主要含有由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要成分是甲烷。池沼中的气体(沼气)、煤矿矿井里的气体(瓦斯气体)的主要成分也是甲烷。我国是世界上最早利用天然气的国家。明代的《天工开物》记载了我国古代人民利用天然气熬制井盐。
（2）实验探究——甲烷的组成和性质
实验目的 探究甲烷的组成和性质
实验步骤 ①点燃从导管放出的甲烷，在火焰的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
实验现象 甲烷燃烧产生明亮的蓝色火焰，放出热量，烧杯内壁上有无色液滴产生 澄清石灰水变浑浊
化学方程式 CH4+2O2CO2+2H2O CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
实验结论 甲烷中含有碳元素和氢元素；甲烷具有可燃性，燃烧生成水和二氧化碳
（3）甲烷的性质：
①物理性质：无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。
②可燃性。甲烷燃烧时，产生明亮的蓝色火焰，放出热量，生成水和二氧化碳。
①当燃气灶或煤炉的火焰呈现黄色或橙色，锅底出现黑色时，说明氧气(或空气)的量不足，燃气发生不完全燃烧，因此需要调节灶具或炉具的进风口，以增大氧气(或空气)的进气量。
（4）沼气
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，可用作燃料。
（5）可燃冰（混合物）
①主要成分：甲烷水合物(CH4·xH2O)。
②形成：在低温和高压条件下形成。
③优点：热值高，储量巨大，有望成为未来新能源。
④利用：开采的关键是解决技术上的问题，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。
即学即练
1．下列有关化石能源的说法中，错误的是
A．煤是可再生能源 B．煤可作燃料
C．石油炼制可得多种产品 D．天然气的主要成分是
【答案】A
【解析】A、煤属于化石燃料，短期内不能再生，属于不可再生能源，符合题意；
B、煤的主要成分是碳，碳具有可燃性，可用作燃料，不符合题意；
C、石油通过分馏可分离出汽油、柴油等不同沸点的产品，不符合题意；
D、天然气的主要成分是CH4，是一种常见的燃料，不符合题意。
故选A。
2．燃料是人类社会重要的能源，下列说法不正确的是
A．汽车燃料改用压缩天然气可减少对空气的污染
B．石油炼制可得到石油气、汽油、煤油等产品
C．煤的燃烧可能造成酸雨的原因是排放大量CO2
D．煤的干馏属于化学变化
【答案】C
【解析】A、压缩天然气（CNG）主要成分是甲烷，燃烧时产生的污染物比汽油或柴油少，因此能减少空气污染，故选项说法正确；
B、石油炼制是通过分馏（物理变化）将原油分离成不同沸点的产品，包括石油气（如液化石油气）、汽油、煤油、柴油等，故选项说法正确；
C、煤的燃烧可能造成酸雨的原因是排放大量二氧化硫、氮氧化物，而CO2排放过多会加剧温室效应，故选项说法不正确；
D、煤的干馏是在隔绝空气的条件下加热煤，使其分解生成新物质（如焦炭、煤焦油、煤气等），属于化学变化，故选项说法正确。
故选C。
3．《2050年世界与中国能源展望》中提出，全球能源结构正在向多元、清洁、低碳转变。
（1）目前，人们使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、 和天然气等。煤属于 （填“纯净物”或“混合物”）。天然气的主要成分是甲烷，其完全燃烧的化学方程式为 。
（2）煤的综合利用：
①煤不完全燃烧产生的CO，若直接排放会污染空气，CO能进一步燃烧放热，生成CO2，请写出CO燃烧的化学方程式 。
②煤焦化的产物之一是焦炭（主要成分为C）。在高温条件下，利用焦炭与铁矿石（主要成分为Fe2O3）炼铁的化学方程式为 。
③煤的气化发生了两个反应：C+H2OCO+H2、CO+H2OCO2+H2，经过气化得到4g氢气和22g二氧化碳，则参加反应的煤中碳元素的质量是 。
④利用化石燃料造福人类的同时，也带来了一些环境问题，如煤燃烧时排放出 和氮的氧化物，这些气体会导致形成酸雨。为减少这些气体带来对环境的影响，我们可以采取的措施有 （一种合理方法即可）。
（3）科技发展促进新能源的开发利用。目前已经开发的绿色能源有 （写出一个即可）。
【答案】（1）石油 混合物 CH4+2O2CO2+2H2O
（2）2CO+O22CO2 3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑ 18g 二氧化硫/SO2 对煤进行脱硫处理（合理即可）
（3）核能、太阳能等（合理即可）
【解析】（1）化石燃料包括煤、石油和天然气；煤是由多种物质混合而成，属于混合物；甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O，
故填：石油；混合物；CH4+2O2CO2+2H2O；
（2）①一氧化碳燃烧生成二氧化碳，反应的化学方程式为2CO+O22CO2，故填：2CO+O22CO2；
②焦炭与铁矿石中的Fe2O3在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑，故填：3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑；
③设生成22g二氧化碳，同时生成氢气的质量为x，
则碳与水反应生成的氢气质量为4g-1g=3g，设参加反应的碳的质量为y，
故填：18g；
④煤中主要含有碳元素，还含有硫元素和氮元素等，煤燃烧时排放的污染物包括二氧化硫和氮的氧化物等，这些气体会导致形成酸雨。为减少这些气体带来对环境的影响，我们可以采取的措施有对煤进行脱硫处理或开发利用新能源，故填：二氧化硫或SO2；对煤进行脱硫处理；
（3）绿色能源是指可再生、无污染的能源，如太阳能、风能、核能等，故填：核能、太阳能等（合理即可）。
◆知识点二 降低化石能源的利用对环境的影响
1.化石能源的利用对环境的影响及防治
（1）酸雨
形成 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
危害 ①危害人体健康；②破坏土壤、森林、植被；③腐蚀建筑物及金属制品；④导致水体酸化，严重影响水生动植物的生长
防治 ①大力推广使用脱硫煤，改进生产中使用的脱硫设备；②用天然气替代煤
（2）汽车燃料的燃烧
汽车燃料的燃烧对空气的影响 减少汽车尾气污染的措施
汽车燃料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，造成大气污染 ①改进发动机的燃烧方式，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加大检测尾气力度，禁止未达环保标准的汽车上路；④推广使用电动汽车
（3）大量化石能源燃烧释放的二氧化碳还会引起温室效应加剧，导致全球变暖。
2.能源的利用与开发
（1）氢气
物理性质 无色、无味的气体，密度比空气的小，难溶于水
化学性质 ①可燃性：2H2+O22H2O;②还原性：H2+CuOH2O+Cu
氢能源的优点 氢气本身无毒；热值高；原料来源广泛；燃烧产物是水，不会污染空气，也不会向大气排放二氧化碳
用途 作为一种清洁的高能燃料，氢气已应用于航天、交通等领域，如我国研制的大推力氢氧火箭发动机、氢能源市域列车等
未能广泛应用的原因 氢气大量制取和储运成本较高
发展前景 随着科技的发展，氢能源的开发和利用已取得很大进展，氢气将可能成为主要的能源之一
（2）氢气的制取
①在实验室里，我们常用锌与稀硫酸反应来制取氢气，反应原理为Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑，实验装置如图所示。
②工业上，一般通过电解水或以化石能源为原料制取氢气。
（3）开发和利用新能源
人们正在开发和利用许多其他能源，如太阳能、风能、地热能、潮汐能、核能和生物质能等，促进能源消费结构不断优化，向清洁低碳方向转变。
即学即练
1．下列能源是清洁高能燃料的是
A．液氢 B．煤炭 C．酒精 D．石油
【答案】A
【解析】A、液氢燃烧的产物只有水，对环境无污染，且燃烧热值高，属于清洁高能燃料，符合题意；
B、煤炭燃烧时会产生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，导致空气污染和温室效应，不属于清洁燃料，不符合题意；
C、酒精燃烧产生二氧化碳和水，二氧化碳排放过多会造成温室效应，不属于清洁燃料，不符合题意；
D、石油燃烧会产生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，导致空气污染和温室效应，不属于清洁燃料，不符合题意。
故选：A。
2．氢气是理想的能源，也是重要的工业原料。
一、氢气的应用
（1）液氢、液氧可分别用做运载火箭的燃料及助燃剂，氢气燃烧反应的化学式表达式为 。
（2）利用H2等物质在一定条件下合成甲醇（CH4O）的主要反应过程如图1所示。
产生甲醇的反应化学式表达式为 。
二、氢气的获得
（3）CO2和CH4的重整是制高纯氢的方法之一，主要流程如图2（部分反应条件未注）：
①该流程中可循环利用的物质是 。
②利用液氮的低温可将CO液化分离而得纯净H2，说明H2的沸点比CO （填“高”或“低”）。
三、氢气的贮存
Mg2Cu可用于化学储氢，其贮氢反应为Mg2Cu+H2MgCu2+MgH2
（4）贮氢反应需要在高温和氩气的氛围中进行，贮氢反应中须通入氩气，其目的是 。
（5）储氢反应产物MgCu2其相对分子质量为 。
【答案】（1）
（2）
（3）CO2/二氧化碳 低
（4）防止金属镁、铜在高温下与氧气反应
（5）152
【解析】（1）氢气和氧气在点燃的条件下生成水，反应的化学式表达式为：；
（2）由图可知，氢气和二氧化碳在一定条件下反应生成甲醇和水，反应的化学式表达式为：；
（3）①该流程中，二氧化碳既是反应物，又是生成物，所以可循环利用的物质是二氧化碳；
②利用液氮的低温可将CO液化分离而得纯净H2，说明H2的沸点比CO低；
（4）贮氢反应需要在高温和氩气的氛围中进行，贮氢反应中须通入氩气，其目的是防止金属镁、铜在高温下与氧气反应；
（5）储氢反应产物MgCu2其相对分子质量为：24 + 64×2 = 152。
考点一 化石能源的开发与利用
【例1】家用燃料的变迁体现着科技的进步，印证着生活的向好发展。请结合所学知识和下图，回答下列问题。
（1）薪柴、煤炭、液化石油气、天然气均可作为燃料，主要的原因是 。
（2）过去，薪柴是主要燃料。涉及薪柴的成语“釜底抽薪”蕴含了一种灭火方法，其灭火原理是 。
（3）如今，通过西气东输工程，天然气作为家用燃料已广泛使用，请写出天然气中甲烷完全燃烧的化学方程式 。
（4）燃料不充分燃烧不仅会浪费资源，还会造成空气污染。使燃料充分燃烧，通常需要考虑的因素有 （写一种即可）。
（5）你认为未来家用燃料应具备的特点是 。
【答案】（1）都具有可燃性
（2）清除可燃物
（3）
（4）燃烧时要有足够的空气（氧气）（或燃料与空气要有足够大的接触面）
（5）环保清洁（或安全、来源广、可再生、成本低等）
【解析】（1）薪柴、煤炭、液化石油气、天然气均可作为燃料，是因为它们都是可燃物，具有可燃性；
（2）成语“釜底抽薪”的含义是指从锅下抽掉柴火，比喻从根本上解决问题，彻底断绝事情的根源或阻止其继续发展。因此其灭火的原理是清除可燃物；
（3）天然气中甲烷完全燃烧的化学方程式为：；
（4）使燃料充分燃烧，通常需要考虑的因素有两方面：燃烧时要有足够的空气（氧气），燃料与空气要有足够大的接触面；
（5）未来家用燃料应向着环保清洁、安全、来源广、可再生、成本低等方面发展。
【变式1-1】科学家发现，地球上的碳库(储存碳的场所)主要包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈。下列相关叙述不正确的有
A．海洋是地球上最大的碳库，能溶解大量的二氧化碳
B．煤炭、石油中的碳主要来自古代生物的遗体
C．森林中的树木通过呼吸作用将碳固定在其体内
D．石灰岩(主要成分为)的形成也与碳循环有关
【答案】C
【解析】A、海洋因其庞大的体积和深度，能溶解吸收大气中大量二氧化碳，同时海洋生物（如浮游植物）的光合作用固定碳，死亡后部分碳沉入深海形成沉积物，这些过程使海洋成为最大且长期的碳储存地，其总碳储量远超其他碳库，不符合题意；
B、煤是古代植物或植物枯萎后被埋于土中经长期复杂变化形成的，石油是古代海洋生物的遗骸被层层沙泥掩埋经复杂变化形成的。因此煤炭、石油中的碳主要来自古代生物的遗体，不符合题意；
C、森林中的树木通过光合作用将二氧化碳和水转化为有机物和氧气，将碳固定在其体内。而森林中的树木在呼吸作用过程中将体内的有机物转化为二氧化碳和水，释放到大气中，符合题意；
D、石灰岩（主要成分为碳酸钙，化学式为CaCO3）的形成与碳循环密切相关。其形成过程是:地下水中的二氧化碳与石灰岩中的碳酸钙发生化学反应，生成可溶于水的碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]，导致石灰岩逐渐被溶蚀，形成空洞。溶有碳酸氢钙的水遇热或当压强突然变小时，溶解在水中的碳酸氢钙就会分解，重新生成碳酸钙沉积下来，同时生成二氧化碳和水。在自然界中不断发生上述反应于是就形成了溶洞中的钟乳石、石笋等各种石灰岩景观,不符合题意。
故选C。
【变式1-2】扎实做好“碳达峰”、“碳中和”各项工作是减缓温室效应的有力举措。下列说法不正确的是
A．“碳达峰”、“碳中和”中的“碳”指CO2
B．煤炭综合利用的方法有气化、焦化、液化，这些方法都属于物理变化
C．造成温室效应加剧的主要原因是化石燃料(煤、石油和天然气)的过度使用，它们都是混合物
D．绿色低碳生活就是降低二氧化碳产生的行为，例如多走路少开车
【答案】B
【解析】A、“碳达峰”、“碳中和”中的“碳”指，说法正确，不符合题意；
B、煤炭综合利用的方法有气化、焦化、液化，气化是指煤与含氧气化剂在高温条件下发生化学反应，将煤中的有机物转化为可燃性气体；焦化是指把煤隔绝空气加强热，使其分解生成焦炭、煤焦油、煤气等物质；液化是通过一系列变化产生液体燃料如甲醇等物质；均属于化学变化，说法错误，符合题意；
C、造成温室效应加剧的主要原因是化石燃料(煤、石油和天然气)的过度使用，煤、石油和天然气中均含有多种物质，属于混合物，说法正确，不符合题意；
D、绿色低碳生活就是降低二氧化碳产生的行为，例如多走路少开车，说法正确，不符合题意。
故选：B。
【变式1-3】从古至今，家用(如图)燃料经历了巨大变化。
（1）将木柴劈成细块再燃烧的目的是 ；根据下表，燃烧煤炭容易造成的环境问题是 。
燃料类型 热值(MJ/kg) CO2排放(kg/kg燃料) SO2排放(kg/kg燃料) 使用比例
天然气 55 2.75 0.1 75%
液化石油气 50 3.0 0.02 22%
煤炭 30 2.4 20 2%
柴草 18 2.0 0.5 1%
（2）天然气属于 (填“可”或“不可”)再生能源，燃烧的方程式是 。
（3）若遭遇火灾时正确的处理方式是 (填字母)。
a.拨打119火警电话
b.室内着火，立即打开门窗呼救
c.楼房着火时，乘坐电梯逃离
d.若火势较大，用湿毛巾捂住口鼻迅速撤离着火区
（4）由下图可知，家用燃料75%选用天然气的原因是 。
【答案】（1）增大木柴与氧气的接触面积，使其充分燃烧 酸雨
（2）不可
（3）ad
（4）天然气的使用成本较低、环保性较好
【解析】（1）将木柴劈成细块再燃烧的目的是增大木柴与氧气的接触面积，使其充分燃烧；
根据表中数据，燃烧煤炭会产生较多的二氧化硫，二氧化硫是造成酸雨的主要气体之一，故燃烧煤炭容易造成的环境问题是酸雨；
（2）天然气在短时间内不能从自然界中得到补充，属于不可再生能源；
天然气主要成分是甲烷，甲烷在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为；
（3）a、遭遇火灾时可拨打119火警电话，通知消防部门进行救援，说法正确，符合题意；
b、室内着火，立即打开门窗呼救，会使空气流通，导致火势加剧，说法错误，不符合题意；
c、火灾时电梯可能断电或引发烟囱效应，导致人员被困或吸入浓烟而窒息死亡，说法错误，不符合题意；
d、湿毛巾可以过滤部分有毒烟雾，减少吸入有害气体，因此若火势较大，可用湿毛巾捂住口鼻迅速撤离着火区，说法正确，符合题意。
故选：ad；
（4）由图可知，天然气的使用成本较低、环保性较好，因此家用燃料75%选用天然气。
考点二 绿色能源的开发与利用
【例2】氨能是一种零碳能源，因比氢气更易液化储运，作为氢能源的载体更有发展潜力。
（1）下图为绿氨生产的构建模型图。空气分离过程中，体现的、的性质差异是 ，电解水可选用的可再生能源是 。
（2）光催化固氮合成氨是一种很有前景的合成氨的方法，其微观示意图如图所示。反应过程中，参加反应的乙与生成的质量比为 。
（3）氨气在空气中不燃烧，但是在氨气中添加适量的氢气就能燃烧，四种不同氨气含量的混合气体在不同体积空气中燃烧的速率如图所示，根据图示你得出的结论是 。
（4）氨气可用于制作燃料电池(如图所示)，在燃料电池中，有元素得失电子导致其化合价发生变化，从而发生氧化还原反应，有元素得电子的物质为正极反应物，有元素失电子的物质为负极反应物，该电池工作时，由b极移向a极，请你推测，该燃料电池中，a极为 (填“正”或“负”)极。该燃料电池工作时，发生的化学反应为 。
【答案】（1）沸点不同 太阳能
（2）27:17
（3）其他条件相同时，含量为40%时，燃烧速率最快
（4）负
【解析】（1）利用、的沸点不同，通过分离液态空气可得到合成氨的原料之一，因此空气分离过程中，体现的、的性质差异是沸点不同；
电解水可选用的可再生能源是太阳能，利用太阳能发电电解水；
（2）由微观示意图可知，甲为氮气、乙为水、丙为氧气、丁为氨气，该反应为氮气与水在光和催化剂作用下反应生成氧气和氨气，化学方程式为，则参加反应的乙与生成的质量比为；
（3）由图可知，其他条件相同时，含量为40%时，燃烧速率最快；
（4）电子带负电，则元素得电子后，化合价降低，元素失电子后，化合价升高，a极，N元素化合价由价升高至0价，为失电子过程，则a极为负极；
根据箭头指向可知，该电池工作时，发生的化学反应中，反应物为、，生成物为、，则该反应为氨气与氧气反应生成氮气和水，化学方程式为。
【变式2-1】海南积极探索自由贸易港生态绿色发展新模式。下列做法不利于绿色发展的是
A．积极植树、造林、种草 B．工厂污水直接排入河流
C．大力推广新能源汽车 D．分类回收生活中的垃圾
【答案】B
【解析】A、积极植树、造林、种草，可以改善空气质量，保护环境，利于绿色发展，不符合题意；
B、工厂污水直接排入河流，会污染水源和土壤，应处理达标后排放，符合题意；
C、大力推广新能源汽车，可以减少化石燃料的使用，减少污染物的排放，保护环境，不符合题意；
D、分类回收生活中的垃圾，可以实现资源的有效利用，减少污染物的排放，保护环境，不符合题意。
故选B。
【变式2-2】我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。为此，我们一起努力。
（1）能源结构的调整和替代。
①页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，其成分以甲烷为主，甲烷在空气中燃烧的化学方程式为 。
②目前我们正在利用的清洁能源除太阳能外，还有 （写出一种）。
（2）“碳捕获”并封存有利于资源化利用。
同学们设计了一个简易捕捉器，其捕捉的流程如图1所示。
①写出喷雾反应器中发生反应的化学方程式 ，采用“喷雾”的优点是 。
②流程中可循环利用的物质为 。
（3）“碳”的转化与利用。
与在催化剂作用下可得到合成气（CO和），反应过程中催化剂表面还同时存在积碳反应和消碳反应，原理如图2所示。
①消碳反应产物“”的化学式是 。
②反应一段时间后，催化剂的催化效果降低的原因是 。
③其他条件不变，催化剂表面的积碳量随温度变化如图3所示。温度高于600℃，催化剂表面积碳量减少的原因可能是 。
【答案】（1）CH4+2O2CO2+2H2O 氢能（或地热能、风能、潮汐能等）
（2）CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 增大了反应物接触面积、反应更快、更充分 氧化钙
（3）CO 积碳反应产生的炭附着在催化剂表面，阻止催化剂与反应物接触，使得催化效果降低 600℃更有利于消碳反应的发生，消碳反应消耗的碳比积碳反应产生的碳多
【解析】（1）①甲烷在空气中燃烧生成二氧化碳、水，反应的化学方程式为：CH4+2O2CO2+2H2O。
②目前我们正在利用的清洁能源除太阳能外，还有氢能、地热能、风能、潮汐能等。
（2）氢氧化钙溶液与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀、水，则喷雾反应器中发生反应的化学方程式为：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O，采用“喷雾”的优点是增大了反应物接触面积、反应更快、更充分。
②根据流程图可知，反应生成氧化钙，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，而氢氧化钙溶液是流程中所需的原料，所以流程中可循环利用的物质为氧化钙。
（3）
①根据图2可知，消碳反应产物“”的化学式是CO。
②反应一段时间后，催化剂的催化效果降低的原因是：积碳反应产生的炭附着在催化剂表面，阻止催化剂与反应物接触，使得催化效果降低。
③其他条件不变，催化剂表面的积碳量随温度变化如图3所示。温度高于600℃，催化剂表面积碳量减少的原因可能是：600℃更有利于消碳反应的发生，消碳反应消耗的碳比积碳反应产生的碳多。
【变式2-3】阅读下列材料，分析并回答问题：
氢能是一种绿色低碳、应用广泛的二次能源，与化石能源不同，其难以直接从自然界获取。目前，按照制取方式，制氢的过程可分为三种，通过化石能源燃烧产生氢气，在生产过程中会有二氧化碳的排放，叫作灰氢；利用化石能源制氢，在产生温室气体的同时，会使用碳捕捉、碳封存等技术，从而实现低碳排放生产，是蓝氧；通过核能、太阳能、风能等发电进行电解水制氢，完全没有碳排放，叫作绿氢，绿氢成本较高。分解水法制氢的能量转化如图1，2022年全球制氢路线占比如图2，预测我国2050年氢气来源分布如图3。
（1）化石能源主要包括 。
（2）材料中涉及的电解水产生绿氢用到的能源有 （至少写两种）；绿氢相比于灰氢的优点是 。
（3）图1中光分解水制氢过程中太阳能转化为 能，该反应的化学方程式为 。
（4）根据图2和图3，可以得到的信息是 （写一条）。
【答案】（1）煤、石油、天然气
（2）核能、太阳能、风能（写其中两种即可） 环保（合理即可）
（3）化学
（4）2050年我国大部分氢气来自于可再生能源制取（合理即可）
【解析】（1）化石能源主要包括煤、石油、天然气。
（2） 由材料可知，通过核能、太阳能、风能等发电进行电解水制氢，完全没有碳排放，叫作绿氢，故电解水产生绿氢用到的能源有核能、太阳能、风能等；通过化石能源燃烧产生氢气，在生产过程中会有二氧化碳的排放，叫作灰氢，故绿氢相比于灰氢的优点是环保、可以实现二氧化碳零排放等。
（3）由图1可知，光分解水制氢过程中是将太阳能转化为化学能而储存，该反应是水在太阳能的作用下分解生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为。
（4）根据图2和图3可知，到2050年我国大部分氢气来自于可再生能源制取。
考点三 氢气的实验室制取
【例3】实验室常用锌与稀硫酸来制取氢气，据图回答下列问题。
（1）仪器①的名称为 。
（2）写出A装置中反应的化学方程式 ，可以用来收集氢气的装置是 （填字母序号）。
（3）用下图装置可以收集较纯净的氢气，请将装置中的导管补画完整。
（4）实验室在制取氢气并试验氢气的化学性质的实验中，点燃氢气前，一定要 。
【答案】（1）锥形瓶
（2） D
（3）
（4）检验纯度
【解析】（1）仪器①的名称为锥形瓶；
（2）A装置中硫酸与锌反应生成硫酸锌和氢气，反应方程式为；
氢气的密度比水小，故应该用D向下排空气法收集；
（3）
难溶于水，氢气的密度比水小，则排水法收集气体应该短进长出，图示为；
（4）氢气具有可燃性，与空气混合遇明火会发生爆炸，故点燃氢气前，一定要检验纯度，防止发生爆炸。
【变式3-1】如图为实验室常用仪器，据图回答下列问题。
（1）写出仪器①的名称： 。
（2）实验室制取氢气的化学方程式为 ；组装制取并收集干燥氢气的装置，需选择的仪器有 (填序号)。
（3）用排水法收集的氢气不纯的可能原因是 (写出1点即可)。
（4）验证氢气具有可燃性时，实验前应进行的操作是 。
【答案】（1）集气瓶
（2）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ ①②⑦⑧
（3）集气瓶没有预先装满水或未等气泡连续均匀冒出时就开始收集（合理即可）
（4）验纯
【解析】（1）据图可知，仪器①的名称为：集气瓶；
（2）实验室常用锌与稀硫酸反应制取氢气，反应的化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；
氢气的发生装置为“固液常温型”，氢气的密度小于空气，收集干燥的氢气应用向下排空气法，需选择的仪器有：①②⑦⑧；
（3）某同学用排水法收集氢气时，若该同学收集的氢气不纯，原因可能是收集气体前集气瓶中未装满水或没有等气泡连续均匀冒出时开始收集；
（4）氢气不纯时遇明火易发生爆炸，故验证氢气的可燃性前应先检验其纯度。
【变式3-2】兴趣小组同学用如图1装置完成实验室制取和收集气体的实验，请你结合所学化学知识回答问题。
（1）仪器①的名称是 。
（2）实验室用A装置制取氧气，试管口放一团棉花的作用是 ，反应的化学方程式为 ，用E装置收集氧气，集气瓶内的水全部排出后，将导管移出集气瓶，再进行如下操作：a.从水槽中取出集气瓶；b.瓶口向上放置；c.在集气瓶口盖好玻璃片。正确的操作顺序是 （用编号排序），若将制得的氧气通入图2试管中与白磷接触，观察到白磷不燃烧，原因是 。
（3）实验室用B装置制取二氧化碳，长颈漏斗末端要伸入液面以下的原因是 ，相较于B装置，用C装置作为发生装置制取二氧化碳的优点是 ，常用澄清石灰水来检验制取的CO2，发生反应的化学方程式为 。
（4）实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气，若要收集较干燥的氢气，应选择的发生装置和收集装置是 （填字母序号）。
【答案】（1）酒精灯
（2）防止加热时试管内固体粉末进入导管 cab 白磷的温度没有达到着火点
（3）防止生成的二氧化碳从长颈漏斗口逸出 能控制反应速率
（4）BF/ CF
【解析】（1）仪器①为酒精灯；
（2）实验室用 A 装置（固体加热型）制取氧气，且试管口放一团棉花，该方法是加热高锰酸钾制取氧气，棉花的作用是防止加热时试管内固体粉末进入导管；
高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为；
用 E 装置（排水法）收集氧气，集气瓶内的水全部排出后，应先在集气瓶口盖好玻璃片，然后从水槽中取出集气瓶，以防止氧气逸出，最后瓶口向上放置（氧气的密度大于空气），所以正确顺序为 cab；
将制得的氧气通入图 2 试管中与白磷接触，白磷不燃烧，原因是白磷的温度没有达到着火点；因为燃烧需要同时满足三个条件：可燃物、与氧气接触、温度达到着火点，此时白磷虽然与氧气接触，但温度没有达到白磷着火点；
（3）实验室用 B 装置制取二氧化碳，长颈漏斗末端要伸入液面以下的原因是防止生成的二氧化碳从长颈漏斗口逸出；
C装置中的分液漏斗能控制液体的滴加速率，从而能控制化学反应速率，相较于B装置，用C装置作为发生装置制取二氧化碳的优点是能控制反应速率；
二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，常用澄清石灰水来检验制取的CO2，发生反应的化学方程式为；
（4）实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气，该反应是固体和液体常温下的反应，发生装置选 B（或 C）；要收集较干燥的氢气，氢气密度比空气小，可用向下排空气法收集，收集装置选 F，应选择的发生装置和收集装置是 BF（或 CF）。
【变式3-3】氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。
Ⅰ.实验室用锌粒和稀H2SO4制氢
（1）如图-1仪器M名称为 ，发生装置 （填字母）可控制反应的发生与停止。
（2）为探究“CuSO4溶液的用量”对锌粒和稀H2SO4反应生成H2速率的影响。某小组同学记录收集相同体积的H2所需时间如图-2。（Zn＋CuSO4 = ZnSO4＋Cu）
①由ab段判断CuSO4溶液 （填“能”或“不能”）加快生成氢气的速率。
②bd段变化趋势的主要原因可能是 。
Ⅱ.电解水制氢
（3）实验装置如图-3
①向电解器中加水前，玻璃管a、b两端的活塞应 （填“打开”或“关闭”）。
②接通电源后，观察到两个电极上均有气泡产生，玻璃管 （填“a”或“b”）中产生气泡速率较快。
③通电一段时间后，a、b、c管中剩余液面的高低顺序为 （由高到低排列）。
④下列实验能证明水是由氢、氧两种元素组成是 （填字母）。
A．水的电解
B．水的蒸馏
C．水的煮沸
D．H2和CuO反应生成Cu和水
Ⅲ.CH4热解制氢
（4）高温时，以熔融金属锡(Sn)为液态传热介质，细小的CH4气泡从鼓泡反应器底部注入并发生分解，得到固体石墨。反应原理如图-4所示。
已知：液态锡密度为7.0g/cm3，石墨密度为2.2g/cm3。
①甲烷高温制氢的化学方程式为 。
②该方法可避免石墨在介质Sn中大量附着，主要原因是 。
【答案】（1）铁架台 C
（2）能 Zn与CuSO4溶液反应生成较多的Cu，覆盖在Zn表面，阻碍反应进行
（3）打开 a cba AD/DA
（4）CH4C＋2H2 石墨的密度小于液态锡密度，悬浮在液态锡表面
【解析】（1）仪器M名称为铁架台；
锌粒和稀H2SO4反应生成硫酸锌和氢气，该反应的反应物是固体和液体，不需加热，属于固、液混合不加热型，发生装置可用B或C，B装置中固体与液体混合后，不能再将它们分离，不可以控制反应的发生与停止；C 装置中，将干燥管瓶放入稀硫酸中，固液接触反应发生产生气体，不需要气体时，将干燥管移出液体，固液不接触，反应停止，所以C装置可以控制反应的发生与停止；
（2）①由ab段可知，随着CuSO4溶液体积的增加，收集相同体积H2所需时间减少，说明反应速率加快，所以CuSO4溶液 能加快生成氢气的速率；
②bd段变化趋势是随着CuSO4溶液体积继续增加，收集相同体积H2所需时间又变长，主要原因可能是锌与硫酸铜反应生成铜， 生成的铜覆盖在锌粒表面，阻碍了锌与稀硫酸的接触，使反应速率减慢；
（3）①向电解器中加水前，玻璃管a、b两端的活塞应打开，这样才能使水顺利进入玻璃管；
②电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，且生成的氧气和氢气的体积比为1：2，由于a、b管中生成气体，a、b管内液面下降，a管与负极相连，产生氢气，b管与正极相连，产生氧气，氢气和氧气的体积比为2：1，则a管液面下降的多，b管液面下降的少，即b管液面高于a；由于a、b管内产生气体，气压增大，将水压入c中，c液面上升，则a、b、c管中剩余液面的高低顺序为cba；
③A. 水的电解生成氢气和氧气，氧气是由氧元素组成，氢气是由氢元素组成，化学反应前后元素种类不变，可证明水是由氢、氧两种元素组成，正确；
B. 水的蒸馏是将水蒸发再冷凝，属于物理变化，不能证明水的组成，错误；
C. 水的煮沸是将水加热，也是物理变化，不能证明水的组成，错误；
D. H2和CuO反应生成Cu和水，氢气中的氢元素和氧化铜中的氧元素结合生成水，可证明水是由氢、氧两种元素组成，正确。
故选AD。
（4）①甲烷高温分解生成碳（石墨）和氢气，化学方程式为CH4C＋2H2；
②该方法可避免石墨在介质Sn中大量附着，主要原因是石墨的密度小于液态锡密度，生成的石墨会上浮脱离液态锡。
基础达标
1．“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向，其核心要求是从源头上消除污染。以下做法符合“绿色化学”理念的是
A．将垃圾废物浇上汽油后焚烧 B．研究、开发、利用太阳能
C．将工业废水直接排入河流中 D．禁止化工厂生产化工产品
【答案】B
【解析】A. 焚烧垃圾会产生大量有害气体和烟尘，造成空气污染。浇上汽油更增加了化石燃料的使用，加剧污染。选项错误；
B. 太阳能使用过程中不排放污染物，研究和开发太阳能是从源头上减少对化石燃料的燃烧，从而减少污染，选项正确；
C. 工业废水含有多种有害物质，直接排放会严重污染水源，破坏生态系统。选项错误；
D. 化工产品是现代社会必需的（如药品、材料），完全禁止生产不切实际。选项错误。
故选B。
2．下列关于沼气、煤、石油的说法正确的是
A．煤的液化、煤的焦化、煤的气化都属于物理变化
B．石油的分馏和煤的干馏都是化学变化
C．沼气的主要成分是甲烷
D．石油是一种由沸点不同的化合物组成的混合物，不加热就可以直接燃烧
【答案】C
【解析】A、 煤的液化：将煤转化为液体燃料（如甲醇），生成新物质，属于化学变化；煤的焦化（即干馏）：在隔绝空气条件下加热煤，生成焦炭、煤焦油等新物质，属于化学变化；煤的气化：将煤转化为气体燃料（如煤气），涉及化学反应，生成新物质，属于化学变化，故选项说法错误；
B、石油的分馏没有生成新物质，属于物理变化，煤的干馏生成了新物质，属于化学变化，故选项说法错误；
C、沼气的主要成分是甲烷，故选项C说法正确；
D、石油是混合物，所含有的物质沸点不同，但不加热不可以直接燃烧，故选项说法错误。
故选：C。
3．化学与我们的生活息息相关。下列说法正确的是
A．煤的气化、焦化和液化都属于物理变化
B．在有明火的区域内可以喷洒含酒精的消毒剂
C．天然气灶火焰呈黄色时，应调小燃气进气口
D．炒菜时油锅着火立即倒入水，降低可燃物的着火点
【答案】C
【解析】A、煤的气化、焦化和液化有新物质生成，属于化学变化，A 错误；
B、酒精易燃，在有明火区域喷洒含酒精消毒剂易引发火灾，B 错误；
C、天然气灶火焰呈黄色，说明燃气燃烧不充分，调小燃气进气口，可使燃烧更充分，C 正确；
D、炒菜时油锅着火应盖锅盖隔绝氧气灭火，若倒入水，油会浮在水面继续燃烧，且着火点是物质固有属性，不能降低，D 错误。
故选C。
4．下列说法正确的是
A．石油是一种纯净物
B．沼气是不可再生资源
C．煤燃烧时只生成二氧化碳
D．将煤作为燃料，主要是利用碳元素与氧反应所放出的热量
【答案】D
【解析】A. 纯净物是指由一种物质组成的物质，如蒸馏水；混合物则是由多种物质混合而成。石油是从地下开采的天然资源，含有多种物质，因此属于混合物。说法错误。
B. 可再生资源是指能在较短时间内通过自然过程或人为活动再生的资源，如太阳能、风能；不可再生资源则形成缓慢（需数百万年），如煤、石油。沼气主要成分是甲烷，由动物粪便、植物秸秆等在厌氧条件下发酵产生，这些废物可不断再生，因此沼气属于可再生资源。说法错误。
C. 煤主要含有碳元素，但也含有氢、氧、硫、氮等杂质。所以煤燃烧时，既有二氧化碳生成，也有水、二氧化硫生成，还可能生成氮氧化物，因此产物不只有二氧化碳。说法错误。
D. 煤作为燃料时，其主要可燃成分是碳元素。碳与氧气发生燃烧反应，并释放大量热量，这是煤提供能量的主要原理。虽然煤中还有其他元素，但热量主要来源于碳的氧化反应。说法正确。
故选D。
5．近年来全球变暖已使人类的生存环境遭受严重的威胁。下列气体不能产生温室效应的是
A．臭氧 B．氧气 C．甲烷 D．二氧化碳
【答案】B
【解析】A、臭氧是一种温室气体，会产生温室效应，该选项不符合题意；
B、氧气是大气的主要成分，不是温室气体，不会产生温室效应，该选项符合题意；
C、甲烷是一种温室气体，会产生温室效应，该选项不符合题意；
D、二氧化碳是一种温室气体，会产生温室效应，该选项不符合题意。
故选B。
6．“坚持绿色发展，建设美丽中国”是全国人民的共识，下列做法不符合这一理念的是
A．加高工厂烟囱，高空排放废气 B．增大绿化面积，改善空气质量
C．减少燃煤发电，推广新型能源 D．采用绿色工艺，减少化工污染
【答案】A
【解析】A、加高工厂烟囱，高空排放废气只是将废气排放到更高处，但废气中的有害物质（如二氧化硫、氮氧化物）并未减少或处理，做法不符合绿色发展的理念，符合题意；
B、增大绿化面积可以吸收二氧化碳、释放氧气，并吸附粉尘和有害气体，从而改善空气质量，做法符合绿色发展的理念，不符合题意；
C、燃煤发电会产生大量污染物（如烟尘、二氧化硫）和温室气体，推广新型能源（如太阳能、风能）可减少污染和碳排放，做法符合绿色发展的理念，不符合题意；
D、绿色工艺是指在生产过程中使用环保技术（如循环利用、无毒原料），从源头上减少或消除污染，做法符合绿色发展的理念，不符合题意。
故选A。
7．绘制碳循环简图（如右图）。下列有关说法错误的是
A．绿色植物通过光合作用吸收CO2
B．化石燃料完全燃烧转化为CO2
C．海水吸收CO2生成稳定的碳酸
D．大气层的CO2能产生温室效应
【答案】C
【解析】A、绿色植物通过光合作用可吸收二氧化碳，该选项说法正确；
B、化石燃料中含有碳元素，完全燃烧生成二氧化碳，该选项说法正确；
C、二氧化碳和水反应生成碳酸，但碳酸不稳定，易分解为水和二氧化碳，该选项说法不正确；
D、大气层中的二氧化碳是主要的温室气体之一，能产生温室效应，该选项说法正确。
故选C。
8．可燃冰有望成为未来新能源。下列有关可燃冰的说法，错误的是
A．属于混合物 B．若开采不当，将造成严重的温室效应
C．燃烧时放出热量 D．与冰的组成元素完全相同
【答案】D
【分析】本题考查对可燃冰（天然气水合物）基本性质的理解。可燃冰是甲烷（）与水（）在高压低温条件下形成的晶体物质，主要成分是甲烷和水。
【解析】A.混合物是由两种或多种物质混合而成，各成分保持各自性质。可燃冰由甲烷和水组成，属于混合物。故A项不符合题意。
B.温室效应主要由温室气体（如二氧化碳、甲烷）引起。可燃冰中的甲烷是强温室气体，开采不当可能导致甲烷泄漏，加剧温室效应。故B项不符合题意。
C.可燃冰中的甲烷可燃烧，化学方程式为：，燃烧是物质与氧气发生的放热反应。故C项不符合题意。
D.冰是水的固体状态，组成元素只有氢（）和氧（）。可燃冰是甲烷水合物（），组成元素包括碳（）、氢（）和氧（）。两者元素组成不同。故D项符合题意。
综上，说法错误的是D。
【点睛】正确认识可燃冰是解决该题的关键。
9．阅读短文回答问题：
乙醇，俗称酒精，是一种常见的有机化合物。它是无色、有特殊气味的液体，易挥发，能与水以任意比例互溶，也能溶解多种有机物。乙醇的化学性质较为活泼，能在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，同时释放出大量的热，因此常被用作燃料，如乙醇汽油就是在汽油中加入一定比例的乙醇制成的。75%的乙醇溶液常用于在医疗上杀菌消毒。乙醇还是重要的化工原料，可用于制造醋酸、饮料、香精等。但需要注意的是：乙醇易挥发且可燃，其蒸气与空气混合遇明火可能发生爆炸，使用和储存时需远离火源；同时，过量饮用含乙醇的饮品会危害人体健康。
（1）乙醇的俗名是 。
（2）根据上文，乙醇的物理性质有 (写一条即可)。
（3）从文中所给的信息，乙醇被用作燃料的原因是 。
【答案】（1）酒精
（2）无色(或：有特殊气味、易挥发、易溶于水、能溶解有机物等，任一即可)
（3）燃烧时放出大量热
【解析】（1）由短文可知，乙醇俗称酒精；
（2）由短文可知，乙醇的物理性质有：无色、有特殊气味的液体，易挥发，能与水以任意比例互溶，也能溶解多种有机物，因此可答：无色(或：有特殊气味、易挥发、易溶于水、能溶解有机物等，任一即可)；
（3）由短文可知，乙醇的化学性质较为活泼，能在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，同时释放出大量的热，因此常被用作燃料，因此可答：燃烧时放出大量热。
10．中华民族，泱泱华夏，自古便与火结下了不解之缘。从燧人氏钻木取火，到文明之火燎原九州，火，既是生存之基，亦是智慧之光。
（1）燃烧与人类生产、生活有着密切的关系。下列成语的原意与燃烧无关的是___________。
A．卧薪尝胆 B．釜底抽薪 C．火上浇油 D．煽风点火
（2）《庄子·杂篇·外物》记载“木与木相摩则然(燃)”，从燃烧条件分析“木与木相摩”的取火原理： 。
（3）“清明”：清明祭，青烟起。人们祭祀时会点燃檀香，将檀香掐断，即可灭火，其灭火原理是 。
（4）火的利用促进燃料的发展，为打赢蓝天保卫战，部分地区对家用燃料进行了“气代煤”改造，用天然气代替煤的优点是 。
（5）古有“石热生云雾，水浇化膏泥”之妙景，生石灰(氧化钙)遇水则剧烈反应，写出生石灰与水反应的化学方程式 。
【答案】（1）A
（2）摩擦产生热量，使可燃物的温度达到着火点
（3）清除可燃物
（4）更环保
（5）
【解析】（1） A、卧薪尝胆，睡觉睡在柴草上，吃饭、睡觉前尝苦胆，形容人刻苦自励，发奋图强，与燃烧不相关，故选项符合题意；
B、釜底抽薪，含义是抽去锅底下的柴火，清除了可燃物，达到灭火的目的，与燃烧相关，故选项不符合题意；
C、火上浇油，意思是向燃烧的物质中增加可燃物油，可以使燃烧更旺，与燃烧相关，故选项不符合题意；
D、煽风点火，燃烧过程中不断地鼓入空气，使空气流通，为燃烧补充空气或氧气，从而促进燃烧，与燃烧相关，故选项不符合题意；
故选A。
（2） 当木材相互摩擦时，机械能转化为热能，使木材的温度升高；如果温度达到了木材的着火点，那么木材就会燃烧起来，故从燃烧条件分析“木与木相摩”的取火原理是摩擦产生热量，使温度达到木材的着火点。
（3）人们祭祀时会点燃檀香，将檀香掐断，即可灭火，其灭火原理是清除可燃物。
（4）煤燃烧会产生烟尘、二氧化硫、一氧化碳等空气污染物，天然气燃烧主要生成二氧化碳和水，用天然气代替煤的意义是天然气燃烧对环境影响较小，更加环保。
（5）氧化钙与水反应生成氢氧化钙，化学方程式为：。
综合应用
11．对化石燃料的综合利用是目前研究的热点问题之一，煤的气化是一种重要的综合利用技术，其过程如图甲所示，合成气中的物质A和B在催化剂作用下反应可生成物质C和D，其反应的微观过程如图乙所示。
（1）化石燃料包含煤、天然气和 。
（2）气化炉中主要发生了 (选填“物理”或“化学”)变化。
（3）图乙虚线框中物质的微观粒子示意图为下列中的___________(填字母)。
A． B． C． D．
（4）图乙反应的化学方程式为 ；该反应前后种类和数目发生改变的是 (选填“分子”或“原子”)。
（5）大量使用化石燃料会带来一些环境问题，人类迫切需要开发新能源，你知道的一种新能源是 。
【答案】（1）石油
（2）化学
（3）D
（4） 分子
（5）太阳能、风能、地热能、氢能
【解析】（1）化石燃料包含煤、天然气和石油；
（2）气化炉中通入原料煤和氧气、水，合成气中的物质A为一氧化碳，有新物质生成，主要发生了化学变化；
（3）根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类及数目不变，由图乙可知，反应前有1个碳原子和1个氧原子，反应后有1个碳原子、6个氢原子和1个氧原子，则反应前缺少6个氢原子，1个氢分子由2个氢原子构成，则物质B为氢气，其微观粒子示意图为，故选：D；
（4）一氧化碳与氢气在催化剂作用下反应生成甲烷和水，化学方程式为；该反应前后种类和数目发生改变的是分子；
（5）新能源如太阳能、风能、地热能、氢能等。
12．阅读分析，解决问题：
液态阳光——未来的绿色能源
从古至今，人类利用太阳能制备甲醇的道路曲折而坎坷。甲醇以其来源不同可划分为五代，分别是煤制甲醇（第一代）；煤气或页岩气制甲醇（第二代）；以极低排放或零排放技术用煤或气制甲醇（第三代）；生物质制甲醇（第四代）；水经太阳光分解制氢，空气中的二氧化碳加氢生成甲醇（第五代）。其中，后三代制成的甲醇统称为“清洁甲醇”，后两代制成的甲醇统称为“绿色甲醇”，被誉为“液态阳光”。甲醇是一种无色透明液体，挥发性强、有毒性、易燃，能用于生产乙酸、烯烃等化学品。第五代甲醇的生产过程（如图所示）不仅实现了太阳能的有效转化，还减少了二氧化碳的排放。随着科技的不断进步，“液态阳光”有望成为未来能源的重要组成部分，为人类的可持续发展提供新的动力。
（1）煤属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；从环境保护角度分析，与煤制甲醇相比，第五代制取甲醇的方式具有的优点为 。
（2）甲醇中含有 种元素，甲醇具有的物理性质是 （写1条）。
（3）在“液态阳光”的制备过程中，水在催化剂和光照作用下制氢的化学方程式为 。
（4）“液态阳光”除可用于生产乙酸、烯烃等化学品，还可用于 。
【答案】（1）不可再生 减少了二氧化碳的排放
（2）三 无色透明液体、具有挥发性
（3）
（4）作内燃机燃料、燃料电池发电
【解析】（1）煤在短时间内不能从自然界中得到补充，属于不可再生能源；
由题干信息可知，从环境保护角度分析，与煤制甲醇相比，第五代制取甲醇的方式具有的优点为减少了二氧化碳的排放；
（2）甲醇中含有碳、氢、氧三种元素；
物质不需要发生化学变化就表现出来的性质叫做物理性质，则甲醇具有的物理性质是无色透明液体、具有挥发性；
（3）水在催化剂和光照作用下分解生成氢气和氧气，化学方程式为；
（4）由题干信息可知，“液态阳光”除可用于生产乙酸、烯烃等化学品，还可用于作内燃机燃料、燃料电池发电等。
13．《天工开物》中关于煤矿采煤的记载：“从土面能辨有无之色，然后掘挖，深至五丈许方始得煤。初见煤端时，毒气灼人。有将巨竹凿去中节，尖锐其末，插入炭中，其毒烟从竹中透上。”煤矿中的“毒气”俗称瓦斯，主要成分是CH4，此外还有H2S等气体。
（1）“巨竹凿去中节”使竹子整体贯通，此竹筒相当于实验室中的 (填仪器名称)。
（2）“其毒烟从竹中透上”，这种做法主要利用瓦斯 的物理性质。
（3）挖煤时“毒气”遇火会发生爆炸，主要反应的化学方程式为 。
（4）为了防止煤矿的矿井发生瓦斯爆炸事故，下列做法可行的是 (填字母)。
a．矿井内要加强通风
b．进矿前先做灯火试验
c．安装瓦斯探头传感器，监测瓦斯浓度
【答案】（1）导管
（2）密度比空气小
（3）
（4）ac
【解析】（1）“巨竹凿去中节”使竹子整体贯通，起到导出气体的作用，此竹筒相当于实验室中的导管。
（2）“其毒烟从竹中透上”，说明瓦斯（主要成分是甲烷）的密度比空气小，所以会向上逸出，这种做法主要利用瓦斯密度比空气小的物理性质。
（3）瓦斯的主要成分是甲烷，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为。
（4）a、矿井内加强通风，可以降低瓦斯的浓度，防止达到爆炸极限，做法可行。
b、进矿前先做灯火试验，可能会点燃瓦斯，引发爆炸，做法不可行。
c、安装瓦斯探头传感器，监测瓦斯浓度，能够及时发现瓦斯浓度的异常，做法可行。
故选ac。
14．我国提出力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。
（1）“碳减排”。从能源结构看减排。我国近20年一次能源消费结构对比如图1.
①根据图1，2000-2020年能源消费结构中逐渐升高的是 。利用天然气代替含硫煤做家庭燃料的优点是可以减少 的排放。做饭时，若燃气灶的火焰呈现黄色或橙色，则需将灶具进风口 (填“调大”或“调小”)即可恢复正常的淡蓝色火焰。
②人类活动排放的主要途径有 (写一个)等。
③写出日常生活中你能做到的一种“低碳”行为： 。
（2）“碳捕获”。利用化学方法吸收是实现“碳捕获”的方法之一。海水吸收的产物是 。
（3）“碳利用”。我国科学家使用纳米纤维作催化剂实现了的转化。反应原理如下图所示：
①反应前后未发生改变的微观粒子有 (填一种即可)。
②上述反应的化学方程式为 。
（4）“碳封存”。矿物质碳化封存的反应之一是氧化镁与化合生成碳酸镁，碳酸镁的化学式为 。
【答案】（1）天然气和非化石能源 二氧化硫/SO2 调大 化石燃料的大量使用 骑自行车上学
（2）碳酸/H2CO3
（3）氢原子、氧原子、碳原子（填其中一种即可）
（4）MgCO3
【解析】（1）①由图可知，2000-2020年能源消费结构中逐渐升高的是天然气和非化石能源；含硫煤中含硫元素，燃烧生成二氧化硫，故利用天然气代替含硫煤做家庭燃料的优点是可以减少二氧化硫的排放；做饭时，若燃气灶的火焰呈现黄色或橙色，说明氧气不足，燃气不完全燃烧，则需将灶具进风口调大，提供充足的氧气；
②化石燃料的大量使用，是人类向大气中释放二氧化碳的主要来源；
③日常生活中的“低碳”行为，如骑自行车上学，随手关灯等；
（2）海水吸收二氧化碳，是因为二氧化碳和水反应生成碳酸，产物是碳酸；
（3）①根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目不变，故未发生改变的微观粒子有：氢原子、碳原子、氧原子；
②由图可知，该反应为二氧化碳和氢气在纳米纤维的催化下转化为甲醇和水，该反应的化学方程式为：；
（4）碳酸镁中镁元素显+2价，碳酸根显-2价，其化学式为MgCO3。
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15．阅读下面科普短文，回答相关问题。
气候变化是人类面临的全球性问题，随着各国二氧化碳排放，温室气体猛增，对生命系统形成威胁。在这一背景下，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，我国由此提出就是我们国家承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，即“碳达峰”，达到峰值之后再慢慢减下去；而到2060年，针对排放的二氧化碳，要采取植树、节能减排等各种方式全部抵消掉，这就是“碳中和”。我国近年部分行业二氧化碳年排放量如图所示：
大气能使太阳短波辐射到地面，而地表受热后向外放出的大量长波热辐射线，却被大气吸收，这样的作用形成了类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。形成温室效应的气体，除二氧化碳外还有甲烷、臭氧、氟氯代烷等30多种。如果二氧化碳含量比现在增加一倍，气候将明显变暖，全球气温将升高3-5℃，两极地区可能升高10℃。气温升高将导致某些地区雨量增加，某些地区出现干旱，出现频率也将提高，自然灾害加剧。更令人担忧的是，由于气温升高将使两极地区冰川融化，海平面升高，许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁，甚至被海水吞没。为减少大气中过多的二氧化碳，一方面需要人们尽量减少不可再生的化石燃料的燃烧，使用清洁能源。另一方面要保护好森林和海洋，使他们多吸收二氧化碳，来帮助减缓温室效应。让我们一起来保护我们的地球吧！
（1）“碳达峰”和“碳中和”中的“碳”是指___________(填序号)。
A．碳元素 B．碳单质 C．碳原子 D．二氧化碳
（2）由图可知，工业行业大类中， 行业CO2年排放量最多。
（3）森林吸收二氧化碳属于 变化。
（4）下列说法中正确的是___________(填写序号)。
A．二氧化碳的大量排放会加剧温室效应，因此二氧化碳属于空气污染物
B．能形成温室效应的气体有很多种
C．近年来兴起的电动汽车在一定程度上能减少二氧化碳的排放
D．空气中的氧气、氮气是纯净物，二氧化碳是混合物
【答案】（1）D
（2）电力
（3）化学
（4）BC
【解析】（1）“碳达峰”和“碳中和”中的“碳”是指二氧化碳，故选D；
（2）由图可知，工业行业大类中，电力行业年排放量最多，故填：电力；
（3）森林吸收二氧化碳后会产生氧气等物质，有新物质的生成，属于化学变化，故填：化学；
（4）A、二氧化碳的大量排放会加剧温室效应，但是二氧化碳不属于空气污染物，故A错误；
B、形成温室效应的气体，除二氧化碳外还有甲烷、臭氧、氟氯代烷等30多种，故B正确；
C、电动汽车的使用，可以减少化石燃料的使用，从而在一定程度上能减少二氧化碳的排放，故C正确；
D、空气中的氧气、氮气、二氧化碳都是纯净物，故D错误。
故选BC。
16．阅读下面的科普短文，回答相关问题。
燃油汽车和新能源汽车是当今社会交通工具的两大主流类型。燃油汽车燃料燃烧不仅产生大量二氧化碳，还会释放有害物质。2021～2023年，我国不同动力类型汽车销量占比如图1。
纯电动汽车因其能源利用率高、结构简单、噪声小等优点成为近年来使用最广的新能源汽车。纯电动汽车利用电池储能后放电，驱动汽车行驶，但因电池安全性、充电时长、续航里程、使用寿命等因素导致其发展受限。我国科研人员通过研究对比了添加1-SP和2-CNT两种导电剂对纯电动汽车中磷酸铁锂电池使用寿命的影响，结果如图2(容量保持率越高，代表电池使用寿命越长)。
混合动力汽车是结合了传统内燃机和电动机作为动力源的汽车类型。这种设计旨在利用两种动力源的优势，提高能源效率、降低排放。其工作模式可以根据车辆的需求和电池的状态自动切换，在制动和减速时，电动机转换为发电机，回收能量并储存在电池中。
（1）目前我国主要用压缩天然气作为燃油汽车的替代燃料，天然气的主要成分是甲烷，在空气中完全燃烧生成二氧化碳和水，写出天然气燃烧的文字表达式 。
（2）纯电动汽车的优点有 (答一点即可，下同)，其发展受限的原因是 。
（3）判断下列说法的正误，填“对”或“错”。
①新能源汽车和纯电动汽车是当今社会交通工具的两大主流类型。
②2021年～2023年，我国混合动力汽车和纯电动汽车的销量占比均逐年增加。
③混合动力汽车可以提高能源效率、降低排放。
（4）对比图2中的两条曲线，得出的结论是：在实验研究的放电倍率范围内，当放电倍率相同时， 。
（5）混合动力汽车在制动和减速这一过程中的能量转化是将化学能转化为 能。
【答案】（1）
（2）能源利用率高、结构简单、噪声小等 电池安全性差、充电时间长、续航里程短、使用寿命短等
（3）错 对 对
（4）添加2-CNT的电池比添加1-SP的电池容量保持率更高，电池使用寿命更长
（5）电
【解析】（1）天然气的主要成分是甲烷，

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