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课题2 化石能源的合理利用
题型01 常见的化石能源及其成分
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.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。
【典例1】下列关于煤、石油和天然气的说法错误的是
A．都属于化石燃料，都是不可再生的能源
B．主要成分都是碳氢化合物，都属于混合物
C．从煤中获得焦炭、煤焦油和焦炉气的过程是物理变化
D．将石油按照沸点的不同进行分馏，得到柴油、煤油等产品
【变式1-1】化石能源正逐渐被环境友好的新能源替代。下列能源不属于化石能源的是
A．煤 B．氢气 C．石油 D．天然气
【变式1-2】下列关于沼气、煤、石油的说法正确的是
A．煤在空气中加强热制得焦炭、煤焦油和煤气等产品
B．石油的分馏和煤的气化、液化、焦化都是化学变化
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
【变式1-3】2025年4月22日是第56个世界地球日，主题是“我们的能源，我们的地球”。
（1）常见的化石能源有煤、石油和 （填名称）。
（2）化石能源燃烧因产生_________（填序号）而形成酸雨。
A． B． C． D．
题型02 可再生能源与不可再生能源
【典例2】让新能源产业这股“劲风”拂遍南粤大地。下列不属于可再生能源的是
A．氢能 B．天然气 C．太阳能 D．生物质能
【变式2-1】下列关于化石能源的说法，正确的是
A．化石能源包括煤、石油、天然气等 B．化石能源都属于可再生能源
C．煤完全燃烧时不会产生空气污染物 D．天然气主要成分为一氧化碳
【变式2-2】下列关于能源的说法不正确的是
A．天然气是不可再生能源 B．太阳能电池利用了光—热转换
C．石油可通过分馏进行综合利用 D．氢能源具有无污染、热值高等优点
【变式2-3】能源可分为一次能源和二次能源。一次能源即天然能源，指在自然界现成存在的能源，如煤、石油、天然气、水能等。一次能源又可分为可再生能源和不可再生能源，其中煤、石油和天然气三种不可再生能源是一次能源的核心，它们是全球能源的基础。除此外，太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内。二次能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源，例如电能、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤等能源都属于二次能源。图1是 2023 年我国的能源结构图，图2是科学家提出的一种最经济、最理想的获得氢能源的循环体系，过程②是光解法制氢，水在通过并接触催化剂表面时，分解的微观过程如图3所示。
依据上文，回答问题。
（1）天然能源除化石能源外还有 （写一种）。
（2）下列属于二次能源的是________（填序号）。
A．汽油 B．电能 C．海洋能 D．生物质能
（3）2023 年我国化石能源消费比重为 。
（4）图2过程①中，燃料电池工作时将 能转化为电能。过程②中发生反应的化学方程式为 。
（5）图3所示水分解微观过程的顺序应为 （填字母），其实质为 。
题型03 石油和煤的综合利用
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。
【典例3】化学就在我们身边，下列现象或变化，属于化学变化的是
A．冰雪融化 B．石油分馏 C．甲烷燃烧 D．干冰升华
【变式3-1】下列关于物理变化和化学变化，判断不正确的是
A．废弃的钢铁自然锈蚀——化学变化
B．“伐薪烧炭南山中”中的“烧炭”过程——化学变化
C．石油分馏出汽油和柴油——物理变化
D．活性炭吸附水中的色素和异味——化学变化
【变式3-2】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
【变式3-3】化学改变世界的途径是使物质发生化学变化．下列属于化学变化的是
A．锅炉爆炸 B．用活性炭除去冰箱内的异味
C．煤的干馏或炼焦 D．工业上从空气中分离出氧气
题型04 甲烷的燃烧实验
（1）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
（2）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。
【典例4】甲烷是较清洁的能源。课后服务课上小彦同学在实验室制取甲烷并验证其组成。
（1）装置A可用于制取甲烷，课堂上人们用它来制取氧气，用该装置制取氧气的化学方程式为 ，甲烷难溶于水，密度比空气的小，实验室收集甲烷的方法是 （填序号）。
（2）实验前，用图B所示方法检查装置气密性时，如果气密性良好，很快会出现的现象是 。
（3）实验探究甲烷的组成：
实验步骤 实验现象 解释与结论
①在空气中点燃甲烷，②将洁净干燥的小烧杯罩在甲烷燃烧的火焰上方。 烧杯内壁有水珠。 证明生成物有水，甲烷中一定含有 元素。
③将蘸有澄清石灰水的小烧杯罩在甲烷燃烧的火焰上方。 。 证明生成物有 ，甲烷中一定含有碳元素。
（4）反思：若要想探究甲烷中是否有氧元素，还需要定量测出 质量。
【变式4-1】甲烷是一种较清洁的能源。小彦同学在实验室制取甲烷并验证其组成。
（1）装置甲可用于制取甲烷和氧气，用装置甲制取氧气的化学方程式为 。
（2）为保证安全，用装置乙验证甲烷的组成时，点燃前先验纯。下列能证明甲烷中含有碳、氢元素的现象有______(填字母)。
A．火焰呈淡蓝色
B．干燥的烧杯壁有水雾
C．倒转烧杯，加入少量澄清石灰水，振荡后溶液变浑浊
（3）当氧气不足时，甲烷燃烧会生成CO、CO2和H2O。现取12.8g甲烷与48g氧气混合，充分反应后，生成CO的质量为 g。
【变式4-2】用空气等原料合成氨(NH3)的主要流程如下：
（1）Ⅰ中分离液态空气主要利用物质的性质是______（填序号）。
A．沸点 B．颜色 C．溶解性
（2）Ⅱ中反应为合成氨提供热量，甲烷(CH4)燃烧生成二氧化碳和水的化学方程式为 。
（3）Ⅲ中合成氨的反应只产生一种物质，该反应属于基本反应类型中的 。
【变式4-3】阅读下列科技短文并回答问题。
2023年7月12日9时整，我国自主研制的朱雀二号遥二运载火箭在酒泉卫星发射中心腾空而起，成功入轨并完成了飞行任务。它作为全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭，填补了国内液氧甲烷火箭的技术空白。推进剂是决定火箭动力的关键因素，如表是常见的三种液体火箭推进剂的特点：
液体推进剂种类 特点
液氧煤油 成本低、密度较低、易积碳、结焦等
液氧液氢 成本高、密度非常高、绿色环保、不易储存等
液氧甲烷 成本低、密度较高、积碳不结焦、绿色环保、燃烧效率高、易制取等
（1）以上三种液体推进剂中液氧作助燃剂，煤油、液氢、甲烷作燃料，其中液氢的化学式为 。
（2）火箭向上的推力来自燃料燃烧 (填“释放”或“吸收”)热量并喷出高温气体产生的反作用力。
（3）文中提到的煤油是由石油炼制而成，下列关于石油的叙述不正确的是______(填字母)。
A．石油属于不可再生能源
B．化石燃料包括石油、煤、氢气等
C．石油是一种化工原料
（4）液氧甲烷推进剂燃烧效率高，甲烷(CH4)和液氧完全燃烧的化学方程式为 。

（1）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。
（2）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。
【典例5】从柴草到煤炭，再到液化石油气和天然气，燃料的每次迭代升级都减少了家庭用火的麻烦和风险，也反映了经济的发展和人们生活水平的提高。下列说法错误的是
A．煤炭主要含有碳元素，可直接燃烧，污染小
B．天然气、沼气、可燃冰主要成分都是CH4
C．焚烧秸秆一定程度上会污染空气，影响航空安全
D．液化气易燃易爆，使用时要注意安全
【变式5-1】关于自然资源的说法错误的是
A．煤、石油和天然气等化石燃料不可再生
B．可燃冰的主要成分是高压、低温条件形成的甲烷水合物
C．煤制油技术中国造使化石能源的使用实现温室气体“零排放”
D．回收利用废旧金属，既能节约金属资源，又能节约能源，还能减少对环境的污染
【变式5-2】阅读下列科普短文，回答以下问题。
可燃冰
可燃冰不是冰，而是一种自然存在的微观结构为笼型的化合物。可燃冰是其俗称，其外观结构看起来像冰，且遇火即可燃烧，因此，这种天然气水合物又被称为“固体瓦斯”或“气冰”。
可燃冰是一种高效、清洁能源。可燃冰燃烧热值高，其燃烧产生的能量是相同质量普通化石燃料的数十倍。1m3可燃冰分解后在标准状况下可以生成164～180m3天热气。
可燃冰最早是由英国化学家普得斯特里于1778年首次发现，其形成条件是，在至少为600～800m深的海床上，大量细菌吞食动植物等有机物残留遗体时分泌释放出甲烷气，且深海下水温较低，压力较高，导致释放出的甲烷气体被水分子包裹，并与沙土混杂物等混掺在一起，形成甲烷冰冻水合物。综上所述，可燃冰的形成必须满足3个基本条件：温度不能太高、压力要足够大、地底要有气源。
可燃冰燃烧仅生成少量的二氧化碳和水，污染远小于普通化石燃料，且其分布广泛。作为21世纪极具开发潜力的新型战略资源，可燃冰成为许多国家和国际组织关注的热点。(摘自《知乎》，有删减)
（1）可燃冰 (填“是”或“不是”)冰。
（2）可燃冰形成的适宜条件是 ___________。
A．高温高压 B．低温高压 C．低温低压 D．高温低压
（3）可燃冰作为能源的优点是 (答一条即可)。
【变式5-3】“可燃冰”是未来洁净的新能源。它的主要成分是甲烷分子。它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿。埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌气性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气（石油气）。其中许多天然气又被包进水分子中，在海底的低温与压力下又形成“可燃冰”。
有天然气的地方不一定都有“可燃冰”，因为形成“可燃冰”除了压力主要还在于低温，所以一般在冰土带的地方较多。长期以来，有人认为我国的海域纬度较低，不可能存在“可燃冰”，而实际上我国东海、南海都具备生成条件。
中国工程院院士、海洋专家金翔龙带领的课题组根据天然气水化物存在的必备条件，在东海找出了“可燃冰”存在的温度和压力范围，并根据地温梯度结合东海地质条件，勾画出“可燃冰”的分布区域，计算出它的稳定带的厚度，对资源量做了初步评估，得出蕴藏量很可观的结论。这为周边地区在新世纪使用高效新能源开辟了更广阔的前景。
阅读文本，回答问题：
（1）可燃冰形成的条件 ，它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿，写出石油综合利用的产品 （写1种）。
（2）可燃冰用作燃料时燃烧的化学方程式 。
（3）开采可燃冰应考虑的因素是 （写1点）。
题型06 家用燃料的变迁与合理使用
【典例6】生活燃料的变迁经历了“木柴→煤→液化石油气→天然气”等过程。下列说法正确的是
A．能量转化：燃料燃烧时只是将化学能转化为热能
B．科学方法：把煤块制成蜂窝煤，可以增大可燃物与氧气的接触面积，从而提高燃烧效率
C．化学观念：上述燃料均含有碳元素，完全燃烧后均能生成空气污染物二氧化碳
D．科学思维：上述燃料燃烧时均有发光、放热现象，所以有发光、放热现象的一定是燃烧
【变式6-1】家用燃料的使用，经历了如下过程(括号中是燃料的主要成分)。下列说法不正确的是
A．煤通常制成蜂窝煤，主要是利于充分燃烧
B．使用液化石油气锅底出现大量炭黑，需要调小灶具进风口
C．煤气泄漏时，立刻关闭阀门，开窗通风
D．未来燃料可能是氢气
【变式6-2】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6-3】化学兴趣小组开展“调查家用燃料的变迁与合理使用”跨学科实践活动。
任务一：调查家用燃料变迁
小组同学通过走访调查，发现本地居民家用燃料的使用经历了如图1的发展历程。
（1）柴草中纤维素的化学式为(C6H10O5)n。，其中氢、氧元素的最简质量比是 。
（2）同学们经过走访调查，了解到从前人们把煤制成蜂窝煤(如图2)后燃烧会更加充分，请你从燃烧的角度解释这一现象：把煤制成蜂窝煤， ，使燃烧更充分。
（3）石油气压缩成液态储存在钢瓶中，从微观角度分析，“压缩”过程中 发生改变。丙烷(C3H8)充分燃烧的化学方程式为 。
任务二：家用燃料的合理使用
（4）当天然气灶火焰呈黄色、锅底出现黑色物质时，此时需要调 (填“大”或“小”)灶具的进风口。
（5）油锅起火时，迅速倒入切好的青菜，火焰熄灭的原因是 。
任务三：未来燃料的发展趋势
（6）通过研究家用燃料的更新历程，请你预测未来燃料发展的趋势是 。(填1条即可)
题型07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。
【典例7】一种烟气脱硫工艺的反应原理如图所示。下列说法错误的是
A．烟气脱硫有利于减少酸雨的形成
B．图中涉及的氧化物有2种
C．理论上，脱硫过程中无须补充CaS
D．理论上，吸收64gSO2，会生成44gCO2
【变式7-1】繁昌窑遗址是第五批全国重点文物保护单位。古代窑炉构造如图。下列说法错误的是
A．将木材架空可以降低其着火点 B．窑口越大，燃烧室内燃料燃烧越充分
C．用沙土覆盖窑炉内火焰的灭火原理是隔绝氧气 D．现代窑炉使用天然气代替煤能减少空气污染
【变式7-2】某化学兴趣小组组装并使用微型空气质量“检测站”，得到当日学校附近空气的质量报告如图，下列说法错误的是
A．当日首要污染物是
B．空气质量指数()越大，空气质量状况越差
C．用天然气代替煤可降低和的排放量，减少酸雨的产生
D．可以用向空气中喷淋水的方式降低含量
【变式7-3】能源、环境与人类生活和社会发展密切相关。
（1）煤的使用在方便人们生活的同时，也对环境造成了不良影响。含硫煤不完全燃烧产生的气体污染物有 。因此应大力提倡使用新能源，下列不属于新能源的是 （填字母）。
A．太阳能 B．风能 C．石油
（2）二甲醚被认为是21世纪新型燃料。二甲醚在空气中充分燃烧生成二氧化碳和水。该反应的化学方程式是 。
题型08 常见的新能源
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。
【典例8】下列关于能源利用的说法中，不正确的是
A．煤的综合利用可得到化工原料 B．石油炼制可得到汽油、煤油和柴油
C．天然气是最理想的清洁能源 D．太阳能、风能、地热能都属于新能源
【变式8-1】能源、环境与人类的生活及社会发展密切相关，下列说法正确的是
A．化石能源只能通过燃烧加以利用 B．煤燃烧时产生的CO、SO2都是形成酸雨的污染物
C．新能源汽车的发展，有利于减少尾气对环境的影响 D．电动汽车使用的电能都来自不可再生能源
【变式8-2】阅读材料回答问题。
有关研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，发出的电能经充电桩充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此新能源汽车有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。新能源汽车常使用磷酸铁锂（）电池，研究人员发现在电池材料中添加适量的石墨烯（单层石墨）作导电剂，可有效提高电池的性能。随着电池技术的不断突破，续航里程短、充电速度慢等问题将得到解决，新能源汽车将更加普及。
（1）磷酸铁锂（）中磷元素显+5价，锂元素显+1价，铁元素的化合价为 。
（2）从材料可知石墨烯具有的物理性质是 。
（3）新能源汽车的优点是 （写一个）。
【变式8-3】《中国制造2025》将“节能与新能源汽车”作为重点发展领域。
（1）如图所示的汽车部件中，属于金属材料的是______（填标号）。
A．塑料保险杠 B．钢板车身 C．玻璃车窗
（2）下列属于新能源的是______（填标号）。
A．太阳能 B．石油 C．煤
（3）氢能源汽车是新能源汽车中的一种。我国首个兆瓦级“绿电制绿氢”项目促进了氢燃料汽车的推广使用。写出氢气燃烧的化学方程式 。
题型09 氢能的优缺点及氢气的制取
（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。
【典例9】通过一学期的化学学习，大家对实验室制取气体的实验印象深刻。请你根据以下实验装置图回答问题：
（1）写出仪器的名称是① ；② ；
（2）用高锰酸钾加热制取氧气，反应化学方程式为 ；应选择的发生装置是 (填序号)，该装置还缺少 (填“棉花”或“药品”)；
用排水法收集氧气，实验完成后应先 ，后 ；(填“从水槽中撤离导管”或“熄灭酒精灯”)；
（3）F装置有多种功能，既可用于收集气体，也可用于洗气除杂，如果用F装置来收集氧气，气体应从 (填“a”或“b”)通入，怎样检验氧气是否收集满了 ；
（4）实验室制取二氧化碳气体，一般选择发生装置B和收集装置 (填序号)，锥形瓶中放入的药品是 ，从长颈漏斗加入的药品是 ；
（5）实验室制取氢气的化学方程式是 ，根据反应物状态及反应条件制取氢气应选择的发生装置是 ；根据氢气的密度最小的物理性质可选择的收集装置为 。
【变式9-1】化学是一门以实验为基础的科学，请根据下列图示回答相关问题：
（1）写出仪器a的名称 。用A装置制取气体的优点是 。
（2）实验室制取CO2的化学方程式为 。用C装置收集CO2的原因是 。证明CO2收集满的方法是 。(写出实验步骤、现象和结论)
（3）更换A装置中的药品和试剂，将A装置和 装置组合，可以制取干燥的氢气。实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气的化学方程式为 。
（4）如图E所示，向盛满二氧化碳的集气瓶中，放入用石蕊溶液染成紫色的干燥小花(小花的右边用水润湿)，可观察到的实验现象是 ，对应的化学方程式为 。
【变式9-2】氢能是高能清洁燃料，已应用于航天、交通等领域。兴趣小组对氢气的制取方法、提纯方式、储存手段、发展前景、应用优势等展开项目式实践活动。
任务一：制取氢气
2024年，我国首个光热补能甲醇制氢加氢一体站——榆林站投入使用。该站主要通过热化学工艺将甲醇转化为氢气，融入加氢技术为新能源汽车提供氢能源。制取原理示意图如下：
（1）气化过热器中发生的变化从微观角度分析，发生改变的是 。该工艺中可循环使用的物质是 。
（2）写出转化反应器中Ⅰ甲醇裂解生成CO和的方程式 。
任务二：提纯氢气
我国研发了多通道钯膜纯化组件(如下图1、2、3所示)，可将99.92%的氢气提纯至99.99995%，实现了超纯氢气装置国产化，其工作温度在300℃以上。
（3）由图可知， 粒子可以透过钯膜(填粒子符号)，钯膜两侧氢气压强差越大，透氢量 (填“不变”“越大”或“越小”)。
（4）图3中，开始工作时须先通排净装置中空气，再通原料氢气，其目的是 。
任务三：储存氢气
绿氢规模化储存需液化氢气，以满足商业化应用。
任务四：利用氢气
氢燃料电池在我国公共交通中实现了突破性进展，其工作原理如图4所示：
（5）燃料电池发生反应的化学方程式为 。
任务五：绿色氢气
（6）①氢气是清洁燃料。图5为小组同学探究可燃物质量与水的温度变化关系图，分析图像，可知相同质量的可燃物，氢气燃烧的热值 天然气(填“<”“=”或“>”)。
②已知加热1L水至30℃，需燃烧天然气中甲烷的质量为0.2g。若用替代，理论上加热1L水至30℃，能减少 二氧化碳排放(燃烧的方程式为)。
【变式9-3】阅读下列科技短文，回答问题。
氢能是公认的高热值清洁能源。目前，氢气的来源如图所示。
化石资源制氢最为成熟。水煤气变换反应是化石资源制氢过程中的重要反应之一。北京大学团队研究了在不同温度下，多种催化剂对水煤气变换反应中转化率的影响，结果如图所示。
电解水制氢过程简便，但造价高昂，利用太阳能制氢是未来的发展方向，“人造太阳“的探索也就应运而生。我国“人造太阳”大科学装置“东方超环”利用的是核聚变，为水分解提供能量。年月，“东方超环”实现了在亿摄氏度运行近秒，取得重大突破。
除了氢气的生产，其运输、储存和利用等仍面临诸多挑战，需要人们不断探索。
（1）目前氢气的主要来源是 ；氢能源未能广泛使用的原因是 。
（2）图中，当催化剂为2%Au/α-MoC时，转化率和温度的关系是： 。
（3）实验室使用少量氢气，可通过 填化学方程式来制取。
题型10 节能减排措施
【典例10】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
【变式10-1】我国宣布力争在2060年前实现碳中和，体现了中国对解决气候问题的大国担当。
（1）“碳”排放：二氧化碳排放过多会导致全球平均气温升高，引起 加剧。下列节能减排的建议可行的是 (填字母)。
a．停止使用化石能源 b．推广使用光伏发电
c．鼓励民众公交出行 d．电脑不用时，长时间开着
（2）“碳”吸收：自然界有多种途径吸收。请写出海水吸收二氧化碳的化学方程式： 。
（3）“碳”转化：一定条件下，可将二氧化碳在催化剂表面转化成某种有机清洁燃料甲醇()。其反应原理如下图所示，该反应的化学方程式为 。
【变式10-2】我国力争在2030年前实现“碳达峰”，在2060年前实现“碳中和”。
（1）“碳”排放。现阶段的能源结构仍以化石燃料为主，化石燃料包括煤、石油和 。
（2）“碳”吸收。用磷石膏吸收发生反应的化学方程式为：，则的化学式为 。
（3）“碳”中和。下列做法不利于实现“碳中和”的是______（填字母）。
A．绿色出行节能减排 B．植树造林增加绿化面积
C．生活垃圾集中焚烧 D．大力推广使用太阳能
【变式10-3】我国力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。碳中和，即通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的CO2排放，实现CO2“零排放”。
（1）“碳”的排放。
①化石燃料的燃烧是CO2排放的主要因素。化石燃料主要包括煤、 和天然气。天然气在空气中燃烧时 (填“吸收”或“放出”)热量。
②下列对节能减排的建议可行的是 (填字母)。
A．停止使用化石燃料 B．推广使用光伏发电 C．鼓励民众公交出行 D．生活垃圾集中焚烧
（2）“碳”的吸收。自然界有多种途径吸收CO2。
①绿色植物通过 吸收CO2。
②风化的岩石如CaCO3粉末可吸收空气中的CO2和H2O转化为Ca(HCO3)2，反应的化学方程式为 。
（3）“碳”的再利用。将CO2作为资源是实现碳中和的有效方法CO2与H2在一定条件下转化为CH4(反应过程如图所示，虚线处部分中间产物略去)，可实现CO2的再利用。该反应中，除CH4外另一种生成物为 (写化学式)，MgO的作用是 。
题型11 我国能源消费结构分析
【典例11】能源和环境问题日益成为人们关注的焦点。
（1）通过煤的综合利用可获得多种产品。下列说法正确的是___________(填序号)。
A．煤加工成焦炭的变化属于物理变化
B．人类只能通过燃料的燃烧获取能量
C．煤燃烧产生的是污染空气的主要物质
D．煤和石油都属于混合物，是不可再生能源
（2）燃油汽车所用燃料大多是汽油或柴油，它们是利用石油中各成分的 不同而分离得到的产品，发生的是 (填“物理”或“化学”)变化。
（3）2024年冬季北方地区出现大范围灰霾天气，据检测首要污染物为。下列关于的说法或减少的措施错误的是___________。
A．是指大气中直径超过的颗粒物
B．控制城市汽车保有量
C．专用口罩利用了活性炭的吸附性
D．冬季取暖用天然气替代燃煤
（4）目前，我国面临能源消费结构不合理、区域分布不均衡、利用率不高等问题。下图是我国目前与十二五计划能源结构变化的对比图，从图中可以看出，主要调整是 。
（5）解决环境问题需要科技进步，科学家认为，人类不仅要努力减少的排放，更重要的是将转化为有用物质，同时要积极开发利用新能源。2023年我国实现了“固态氢能”发电并网，“固态氢能”是利用固体与氢气作用储存氢气的技术。“绿电”与“绿氢”转化示意图如下图。下列说法正确的是___________。
A．太阳能、煤、风能都属于新能源
B．电解水制氢是将电能转化为化学能，产生“”的一端连接电源的正极
C．将储氢装置释放的氢气加注到新能源汽车中，氢分子化学性质发生变化
D．氢能作为燃料的优点是燃烧热值高、产物无污染
【变式11-1】当前，我国能源消费结构持续优化，绿色低碳发展稳步推进。“绿电＋储能＋氢能”组合应作为我国实现“双碳”目标、推动绿色发展的首选路径。提升绿氢竞争优势的关键是降低风光电等可再生能源度电成本、增加电解槽年利用小时数。如制氢成本取得大幅度下降，下游的储、输、用成本问题就会迎刃而解。我国能源消费结构和氢能主要产业链如图1、图2所示。
依据上文，回答下列问题。
（1）目前我国仍以化石能源消费为主，其中占比最多的是 。
（2）煤燃烧时排放的气体污染物主要是、等，会引起的环境问题是 。
（3）电解水制氢是最常见的绿氢制取方法，该化学方程式为： ；属于 反应（填基本反应类型）。
（4）近年来我国加大了新能源投入和开发，但占比仍偏小。为提升绿氢竞争优势，关键采取的措施是 。
（5）钢铁行业实现深度脱碳目标的必行之路，是使用氢气代替 （填化学式）作还原剂。运氢方式主要有气态运输、液态运输和固态运输三种，将氢气压缩进储氢瓶过程中，发生改变的是 （从微观角度解释）。
【变式11-2】我国提出力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，彰显了负责任大国的作为与担当。为达成这一目标，一方面要减少碳排放，另一方面要尽量捕集、利用和封存不可避免的碳排放。
（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人类向大气中释放CO2的主要来源有 (写一个)。下列燃料在O2中燃烧时，不会产生CO2的是 (填序号)。
A．天然气 B．氢气 C． 肼(N2H4)
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CO2是实现“碳捕获”的方法之一、海水吸收CO2的产物是 。“碳封存”。矿物质碳化封存的反应之一是氧化镁与CO2化合生成碳酸镁，碳酸镁的化学式为 。
（3）“碳利用”。我国科学家使用纳米纤维作催化剂实现了CO2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 。
【变式11-3】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 。
答案和解析
题型01 常见的化石能源及其成分
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.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。
【典例1】下列关于煤、石油和天然气的说法错误的是
A．都属于化石燃料，都是不可再生的能源
B．主要成分都是碳氢化合物，都属于混合物
C．从煤中获得焦炭、煤焦油和焦炉气的过程是物理变化
D．将石油按照沸点的不同进行分馏，得到柴油、煤油等产品
【答案】C
【解析】A、煤、石油和天然气都属于化石燃料，它们形成过程非常缓慢，在短期内不能再生，都是不可再生能源，故选项说法正确；
B、煤、石油和天然气主要成分都是碳氢化合物，都属于混合物，故选项说法正确；
C、从煤中获得焦炭、煤焦油和焦炉气等的过程有新物质生成，属于化学变化，故选项说法错误；
D、石油是由多种沸点不同的物质组成的混合物，将石油按照沸点的不同进行分馏，能够得到柴油、煤油等不同沸点范围的产品，故选项说法正确；
故选：C。
【变式1-1】化石能源正逐渐被环境友好的新能源替代。下列能源不属于化石能源的是
A．煤 B．氢气 C．石油 D．天然气
【答案】B
【解析】A、煤是由古代植物遗骸在高压、高温下形成的固体化石燃料，属于典型的化石能源，不符合题意；
B、氢气是一种清洁能源，可通过电解水或化学反应（如分解水）生产，它不是由古代生物遗骸形成的，也不属于地质作用产物。氢气是新能源的代表，环境友好，符合题意；
C、石油是由古代海洋生物遗骸（如藻类、浮游生物）沉积后形成的液体化石燃料，属于化石能源，不符合题意；
D、天然气主要成分是甲烷，是由古代生物遗骸在厌氧条件下分解形成的化石燃料，属于化石能源，不符合题意。
故选B。
【变式1-2】下列关于沼气、煤、石油的说法正确的是
A．煤在空气中加强热制得焦炭、煤焦油和煤气等产品
B．石油的分馏和煤的气化、液化、焦化都是化学变化
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、煤隔绝空气加强热可制得焦炭、煤焦油和煤气等产品，故A说法错误；
B、石油的分馏没有生成新物质，属于物理变化，煤的气化、液化、焦化生成了新物质，属于化学变化，故B说法错误；
C、沼气的主要成分是甲烷，故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D说法错误；
故选：C。
【变式1-3】2025年4月22日是第56个世界地球日，主题是“我们的能源，我们的地球”。
（1）常见的化石能源有煤、石油和 （填名称）。
（2）化石能源燃烧因产生_________（填序号）而形成酸雨。
A． B． C． D．
【答案】（1）天然气
（2）CD
【解析】（1）常见的化石能源包括煤、石油和天然气，它们是古代生物的遗体经过漫长地质年代形成的，故填：天然气；
（2）酸雨主要是由化石能源燃烧产生的SO2和NO2等气体，在大气中经过一系列反应形成酸性物质导致的。CO难溶于水，CO2溶于水形成碳酸，酸性较弱，不会形成酸雨，故选CD。
题型02 可再生能源与不可再生能源
【典例2】让新能源产业这股“劲风”拂遍南粤大地。下列不属于可再生能源的是
A．氢能 B．天然气 C．太阳能 D．生物质能
【答案】B
【解析】A、氢能可以通过化学反应再生，例如通过电解水制取氢气，属于可再生能源，不符合题意；
B、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，符合题意；
C、太阳能是太阳辐射到地球上的能量，是取之不尽、用之不竭的，属于可再生能源，不符合题意；
D、生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，属于可再生能源，不符合题意。
故选：B。
【变式2-1】下列关于化石能源的说法，正确的是
A．化石能源包括煤、石油、天然气等 B．化石能源都属于可再生能源
C．煤完全燃烧时不会产生空气污染物 D．天然气主要成分为一氧化碳
【答案】A
【解析】A、化石能源是古代生物化石沉积形成的一次能源，煤、石油、天然气是典型的化石能源，该选项正确；
B、化石能源是经过漫长地质年代形成的，在短期内无法再生，属于不可再生能源，该选项错误；
C、煤中除了碳元素，还含有硫、氮等元素，完全燃烧时会产生二氧化硫、氮氧化物等空气污染物，该选项错误；
D、天然气的主要成分是甲烷（CH4），而不是一氧化碳，该选项错误。
故选A。
【变式2-2】下列关于能源的说法不正确的是
A．天然气是不可再生能源 B．太阳能电池利用了光—热转换
C．石油可通过分馏进行综合利用 D．氢能源具有无污染、热值高等优点
【答案】B
【解析】A、天然气属于化石燃料，形成需要数百万年，短期内不可再生，因此是不可再生能源，说法正确；
B、太阳能电池通过光伏效应将光能直接转化为电能，而非光热转换，光热转换用于太阳能热水器等设备，说法错误；
C、石油分馏利用各成分沸点不同进行分离，没有新物质产生，属于物理方法，是石油综合利用的常见方式，说法正确；
D、氢气燃烧产物为水，无污染，且热值高，是清洁能源的典型优点，说法正确。
故选B。
【变式2-3】能源可分为一次能源和二次能源。一次能源即天然能源，指在自然界现成存在的能源，如煤、石油、天然气、水能等。一次能源又可分为可再生能源和不可再生能源，其中煤、石油和天然气三种不可再生能源是一次能源的核心，它们是全球能源的基础。除此外，太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内。二次能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源，例如电能、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤等能源都属于二次能源。图1是 2023 年我国的能源结构图，图2是科学家提出的一种最经济、最理想的获得氢能源的循环体系，过程②是光解法制氢，水在通过并接触催化剂表面时，分解的微观过程如图3所示。
依据上文，回答问题。
（1）天然能源除化石能源外还有 （写一种）。
（2）下列属于二次能源的是________（填序号）。
A．汽油 B．电能 C．海洋能 D．生物质能
（3）2023 年我国化石能源消费比重为 。
（4）图2过程①中，燃料电池工作时将 能转化为电能。过程②中发生反应的化学方程式为 。
（5）图3所示水分解微观过程的顺序应为 （填字母），其实质为 。
【答案】（1）太阳能（合理即可）
（2）AB
（3）81.9%
（4）化学
（5）adbec 分子分为原子，原子又结合成新的分子
【解析】（1）一次能源即天然能源，指在自然界现成存在的能源，如煤、石油、天然气、水能等；故天然能源除化石能源外还有太阳能、风能等；
（2）根据资料：一次能源又可分为可再生能源和不可再生能源，其中煤、石油和天然气三种不可再生能源是一次能源的核心，它们是全球能源的基础。除此外，太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内。二次能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源，例如电能、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤等能源都属于二次能源；
A、汽油属于二次能源，正确；
B、电能属于二次能源，正确；
C、海洋能属于一次能源，错误；
D、生物质能属于一次能源，错误；
故选AB；
（3）根据图1，2023 年我国化石能源（煤、石油、天然气）消费比重为55.3%+18.3%+8.3%=81.9%；
（4）图2过程①中，燃料电池工作时将化学能转化为电能；
过程②中水在太阳能和催化剂作用下反应生成氢气和氧气，化学方程式为；
（5）在太阳能和新型高效光催化制作用下，水分子运动到催化剂的表面分成氢原子和氧原子，然后在催化剂表面氢原子两两自相结合构成氢分子，同时氧原子两两自相结合构成氧分子，然后氢分子构成氢气，氧分子构成氧气，即水分解的微观过程顺序正确的是adbec；
化学反应的实质是分子分成原子，原子重新组合成新的分子。
题型03 石油和煤的综合利用
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。
【典例3】化学就在我们身边，下列现象或变化，属于化学变化的是
A．冰雪融化 B．石油分馏 C．甲烷燃烧 D．干冰升华
【答案】C
【解析】A、冰雪融化只是物质状态的变化，没有新物质生成，属于物理变化，不符合题意。
B、石油分馏是利用石油中各成分的沸点不同，通过加热分离出汽油、煤油等成分，该过程中没有新物质生成，属于物理变化，不符合题意。
C、甲烷燃烧是与氧气发生反应，生成二氧化碳和水，有新物质生成，属于化学变化，符合题意。
D、干冰升华是二氧化碳由固态变为气态，只是物质状态的变化，没有新物质生成，属于物理变化，不符合题意。
故选C。
【变式3-1】下列关于物理变化和化学变化，判断不正确的是
A．废弃的钢铁自然锈蚀——化学变化
B．“伐薪烧炭南山中”中的“烧炭”过程——化学变化
C．石油分馏出汽油和柴油——物理变化
D．活性炭吸附水中的色素和异味——化学变化
【答案】D
【解析】A、钢铁自然锈蚀是钢铁与空气中的氧气和水反应生成铁锈，有新物质生成，属于化学变化，说法正确；
B、“烧炭”是指把木材加热，使木材变成炭，过程中生成了新物质炭，属于化学变化，说法正确；
C、石油分馏制取汽油和柴油是根据石油中各成分的沸点不同分离，没有新物质生成，属于物理变化，说法正确；
D、活性炭吸附水中的色素和异味是利用活性炭疏松多孔的结构，没有新物质生成，属于物理变化，说法错误。
故选D。
【变式3-2】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。
【变式3-3】化学改变世界的途径是使物质发生化学变化．下列属于化学变化的是
A．锅炉爆炸 B．用活性炭除去冰箱内的异味
C．煤的干馏或炼焦 D．工业上从空气中分离出氧气
【答案】C
【解析】A、锅炉爆炸，通常因内部压力骤增导致物理性破裂，无新物质生成，属于物理变化；
B、活性炭除异味，活性炭通过吸附作用捕捉异味分子，此过程为物理吸附，无新物质生成，属于物理变化；
C、煤的干馏或炼焦，煤在高温隔绝空气条件下分解，生成焦炭、煤焦油、煤气等新物质，属于化学变化；
D、工业分离氧气，利用液态空气中各成分沸点差异进行分馏，无新物质生成，属于物理变化。
故选C。
题型04 甲烷的燃烧实验
（1）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
（2）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。
【典例4】甲烷是较清洁的能源。课后服务课上小彦同学在实验室制取甲烷并验证其组成。
（1）装置A可用于制取甲烷，课堂上人们用它来制取氧气，用该装置制取氧气的化学方程式为 ，甲烷难溶于水，密度比空气的小，实验室收集甲烷的方法是 （填序号）。
（2）实验前，用图B所示方法检查装置气密性时，如果气密性良好，很快会出现的现象是 。
（3）实验探究甲烷的组成：
实验步骤 实验现象 解释与结论
①在空气中点燃甲烷，②将洁净干燥的小烧杯罩在甲烷燃烧的火焰上方。 烧杯内壁有水珠。 证明生成物有水，甲烷中一定含有 元素。
③将蘸有澄清石灰水的小烧杯罩在甲烷燃烧的火焰上方。 。 证明生成物有 ，甲烷中一定含有碳元素。
（4）反思：若要想探究甲烷中是否有氧元素，还需要定量测出 质量。
【答案】（1） D或E
（2）导管口有气泡冒出
（3）氢 澄清石灰水变浑浊 二氧化碳
（4）参加反应的甲烷及生成的水和二氧化碳
【解析】（1）装置A是固体加热型发生装置，用该装置制取氧气，是高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为；甲烷难溶于水，可用排水法(装置E)收集，密度比空气小，可用向下排空气法(装置D)收集，所以收集方法是D或E；
（2）用图B所示方法检查装置气密性时，用手握住试管，试管内气体受热膨胀，压强增大，如果气密性良好，很快会出现的现象是导管口有气泡冒出；
（3）根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，烧杯内壁有水珠，说明生成了水，水中含有氢、氧元素，反应物氧气只能提供氧元素，所以甲烷中一定含有氢元素；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，将蘸有澄清石灰水的小烧杯罩在甲烷燃烧的火焰上方，若澄清石灰水变浑浊；证明生成物有二氧化碳，二氧化碳中含有碳、氧元素，反应物氧气只能提供氧元素，所以甲烷中一定含有碳元素；
（4）若要想探究甲烷中是否有氧元素，还需要定量测出参加反应的甲烷及生成的水和二氧化碳的质量，通过计算判断甲烷中是否含有氧元素。
【变式4-1】甲烷是一种较清洁的能源。小彦同学在实验室制取甲烷并验证其组成。
（1）装置甲可用于制取甲烷和氧气，用装置甲制取氧气的化学方程式为 。
（2）为保证安全，用装置乙验证甲烷的组成时，点燃前先验纯。下列能证明甲烷中含有碳、氢元素的现象有______(填字母)。
A．火焰呈淡蓝色
B．干燥的烧杯壁有水雾
C．倒转烧杯，加入少量澄清石灰水，振荡后溶液变浑浊
（3）当氧气不足时，甲烷燃烧会生成CO、CO2和H2O。现取12.8g甲烷与48g氧气混合，充分反应后，生成CO的质量为 g。
【答案】（1）
（2）BC
（3）5.6
【解析】（1）装置甲属于固体加热制取装置，适用高锰酸钾制氧气，高锰酸钾在加热的条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为。
（2）A、甲烷燃烧火焰呈淡蓝色，无法证明甲烷中含什么元素，故不正确；
B、干燥的烧杯壁有水雾，说明甲烷燃烧有水生成，根据化学反应前后元素的种类不变，水中含有氢元素，所以可证明甲烷中有氢元素，故正确；
C、倒转烧杯，加入少量澄清石灰水，振荡后溶液变浑浊，说明生成二氧化碳，根据化学反应前后元素的种类不变，二氧化碳中含有碳元素，可证明甲烷中有碳元素，故正确；
故选BC。
（3）当氧气不足时，甲烷燃烧会生成CO、CO2和H2O，现取12.8g甲烷与48g氧气混合，充分反应，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，则水中氢元素的质量等于甲烷中氢元素的质量，即；则生成水的质量为；根据质量守恒定律可知，化学反应前后物质的总质量不变，CO、CO2的质量和为，设CO的质量为x，CO2的质量为32g-x，根据碳元素守恒，则，解得x=5.6g，故生成CO的质量为5.6g。
【变式4-2】用空气等原料合成氨(NH3)的主要流程如下：
（1）Ⅰ中分离液态空气主要利用物质的性质是______（填序号）。
A．沸点 B．颜色 C．溶解性
（2）Ⅱ中反应为合成氨提供热量，甲烷(CH4)燃烧生成二氧化碳和水的化学方程式为 。
（3）Ⅲ中合成氨的反应只产生一种物质，该反应属于基本反应类型中的 。
【答案】（1）A
（2）
（3）化合反应
【解析】（1）工业上利用液氮和液氧的沸点不同，可将它们进行分离，故选A。
（2）甲烷(CH4)燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：。
（3）根据流程可知，Ⅲ中氢气和氮气在高温、高压条件下生成氨气，该反应属于多种物质生成一种物质的反应，属于化合反应。
【变式4-3】阅读下列科技短文并回答问题。
2023年7月12日9时整，我国自主研制的朱雀二号遥二运载火箭在酒泉卫星发射中心腾空而起，成功入轨并完成了飞行任务。它作为全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭，填补了国内液氧甲烷火箭的技术空白。推进剂是决定火箭动力的关键因素，如表是常见的三种液体火箭推进剂的特点：
液体推进剂种类 特点
液氧煤油 成本低、密度较低、易积碳、结焦等
液氧液氢 成本高、密度非常高、绿色环保、不易储存等
液氧甲烷 成本低、密度较高、积碳不结焦、绿色环保、燃烧效率高、易制取等
（1）以上三种液体推进剂中液氧作助燃剂，煤油、液氢、甲烷作燃料，其中液氢的化学式为 。
（2）火箭向上的推力来自燃料燃烧 (填“释放”或“吸收”)热量并喷出高温气体产生的反作用力。
（3）文中提到的煤油是由石油炼制而成，下列关于石油的叙述不正确的是______(填字母)。
A．石油属于不可再生能源
B．化石燃料包括石油、煤、氢气等
C．石油是一种化工原料
（4）液氧甲烷推进剂燃烧效率高，甲烷(CH4)和液氧完全燃烧的化学方程式为 。
【答案】（1）H2
（2）释放
（3）B
（4）CH4+2O2CO2+2H2O
【解析】（1）液氢就是液态氢气，其化学式为H2，故填H2。
（2）燃料燃烧释放热量，喷出高温气体产生的反作用力使火箭升空，故填释放。
（3）A、石油是化石燃料，属于不可再生能源，选项正确；
B、化石燃料包括石油、煤、天然气等，选项错误；
C、石油是一种化工原料，选项正确，故填B。
（4）甲烷和氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳和氧气，故反应的化学方程式写为：CH4+2O2CO2+2H2O。

（1）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。
（2）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。
【典例5】从柴草到煤炭，再到液化石油气和天然气，燃料的每次迭代升级都减少了家庭用火的麻烦和风险，也反映了经济的发展和人们生活水平的提高。下列说法错误的是
A．煤炭主要含有碳元素，可直接燃烧，污染小
B．天然气、沼气、可燃冰主要成分都是CH4
C．焚烧秸秆一定程度上会污染空气，影响航空安全
D．液化气易燃易爆，使用时要注意安全
【答案】A
【解析】A. 煤炭的主要成分是碳元素，可直接燃烧，煤炭燃烧时，会释放二氧化硫、氮氧化物和粉尘等污染物，污染并不小，故选项说法错误；
B. 天然气、沼气、可燃冰主要成分都是甲烷化学式为：CH4，故选项说法正确；
C. 焚烧秸秆会产生大量烟雾、一氧化碳（CO）、颗粒物等污染物，污染空气，同时烟雾会降低能见度，影响飞机起降，对航空安全造成威胁，故选项说法正确；
D. 液化气（液化石油气，LPG）主要成分是丙烷、丁烷等烃类，使用时若泄漏或遇明火，可能引发火灾或爆炸，故选项说法正确。
故选：A。
【变式5-1】关于自然资源的说法错误的是
A．煤、石油和天然气等化石燃料不可再生
B．可燃冰的主要成分是高压、低温条件形成的甲烷水合物
C．煤制油技术中国造使化石能源的使用实现温室气体“零排放”
D．回收利用废旧金属，既能节约金属资源，又能节约能源，还能减少对环境的污染
【答案】C
【解析】A、化石燃料是古代生物遗体经过长期地质作用形成的，形成过程需要数百万年，而人类消耗速度极快，因此无法在短期内再生。化石燃料是不可再生资源。该说法正确。
B、可燃冰是一种在高压、低温（如深海或永久冻土）条件下形成的固态物质，主要成分是甲烷分子包裹在水分子中形成的甲烷水合物。该说法正确。
C、煤制油技术是通过化学方法将煤转化为液体燃料（如汽油或柴油）。但在这个过程中，煤的转化和后续燃烧会释放大量二氧化碳等温室气体，该说法错误。
D、回收金属可以减少对新矿石的开采，从而节约金属资源；同时，回收过程比从矿石中提炼金属耗能更少；此外，回收还能减少采矿、冶炼过程中产生的污染（如废气、废渣）该说法正确。
故选C。
【变式5-2】阅读下列科普短文，回答以下问题。
可燃冰
可燃冰不是冰，而是一种自然存在的微观结构为笼型的化合物。可燃冰是其俗称，其外观结构看起来像冰，且遇火即可燃烧，因此，这种天然气水合物又被称为“固体瓦斯”或“气冰”。
可燃冰是一种高效、清洁能源。可燃冰燃烧热值高，其燃烧产生的能量是相同质量普通化石燃料的数十倍。1m3可燃冰分解后在标准状况下可以生成164～180m3天热气。
可燃冰最早是由英国化学家普得斯特里于1778年首次发现，其形成条件是，在至少为600～800m深的海床上，大量细菌吞食动植物等有机物残留遗体时分泌释放出甲烷气，且深海下水温较低，压力较高，导致释放出的甲烷气体被水分子包裹，并与沙土混杂物等混掺在一起，形成甲烷冰冻水合物。综上所述，可燃冰的形成必须满足3个基本条件：温度不能太高、压力要足够大、地底要有气源。
可燃冰燃烧仅生成少量的二氧化碳和水，污染远小于普通化石燃料，且其分布广泛。作为21世纪极具开发潜力的新型战略资源，可燃冰成为许多国家和国际组织关注的热点。(摘自《知乎》，有删减)
（1）可燃冰 (填“是”或“不是”)冰。
（2）可燃冰形成的适宜条件是 ___________。
A．高温高压 B．低温高压 C．低温低压 D．高温低压
（3）可燃冰作为能源的优点是 (答一条即可)。
【答案】（1）不是
（2）B
（3）热值高或燃烧产物对环境几乎没有影响或储量丰富(合理即可)
【解析】（1）由题干信息可知，可燃冰不是冰，而是天然气水合物。故答案为：不是。
（2）由题干信息可知，可燃冰形成的适宜条件是低温高压。故答案为：B。
（3）由题干信息可知，可燃冰作为能源的优点是热值高，燃烧产物对环境几乎没有影响，储量丰富；故答案为：热值高或燃烧产物对环境几乎没有影响或储量丰富(合理即可)。
【变式5-3】“可燃冰”是未来洁净的新能源。它的主要成分是甲烷分子。它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿。埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌气性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气（石油气）。其中许多天然气又被包进水分子中，在海底的低温与压力下又形成“可燃冰”。
有天然气的地方不一定都有“可燃冰”，因为形成“可燃冰”除了压力主要还在于低温，所以一般在冰土带的地方较多。长期以来，有人认为我国的海域纬度较低，不可能存在“可燃冰”，而实际上我国东海、南海都具备生成条件。
中国工程院院士、海洋专家金翔龙带领的课题组根据天然气水化物存在的必备条件，在东海找出了“可燃冰”存在的温度和压力范围，并根据地温梯度结合东海地质条件，勾画出“可燃冰”的分布区域，计算出它的稳定带的厚度，对资源量做了初步评估，得出蕴藏量很可观的结论。这为周边地区在新世纪使用高效新能源开辟了更广阔的前景。
阅读文本，回答问题：
（1）可燃冰形成的条件 ，它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿，写出石油综合利用的产品 （写1种）。
（2）可燃冰用作燃料时燃烧的化学方程式 。
（3）开采可燃冰应考虑的因素是 （写1点）。
【答案】（1）缺氧、低温、高压 汽油、柴油
（2）
（3）温度和压力范围
【解析】（1）由题干信息可知，可燃冰形成的条件是缺氧、低温、高压；
石油综合利用的产品有：汽油、柴油等；
（2）可燃冰主要成分是甲烷，甲烷在氧气中燃烧生成水和二氧化碳，化学方程式为；
（3）由题干信息可知，开采可燃冰应考虑的因素是：温度和压力范围。
题型06 家用燃料的变迁与合理使用
【典例6】生活燃料的变迁经历了“木柴→煤→液化石油气→天然气”等过程。下列说法正确的是
A．能量转化：燃料燃烧时只是将化学能转化为热能
B．科学方法：把煤块制成蜂窝煤，可以增大可燃物与氧气的接触面积，从而提高燃烧效率
C．化学观念：上述燃料均含有碳元素，完全燃烧后均能生成空气污染物二氧化碳
D．科学思维：上述燃料燃烧时均有发光、放热现象，所以有发光、放热现象的一定是燃烧
【答案】B
【解析】A、燃料燃烧除化学能转热能，还可转光能等，A 错误；
B、煤制成蜂窝煤，增大与氧气接触面积，能提高燃烧效率，B 正确；
C、二氧化碳是温室气体，但不是空气污染物，C 错误；
D、有发光、放热现象的不一定是燃烧，如灯泡通电会发光、放热，D 错误。
故选B。
【变式6-1】家用燃料的使用，经历了如下过程(括号中是燃料的主要成分)。下列说法不正确的是
A．煤通常制成蜂窝煤，主要是利于充分燃烧
B．使用液化石油气锅底出现大量炭黑，需要调小灶具进风口
C．煤气泄漏时，立刻关闭阀门，开窗通风
D．未来燃料可能是氢气
【答案】B
【解析】A、煤制成蜂窝煤，增大了煤与氧气的接触面积，有利于充分燃烧，A 正确。
B、液化石油气锅底出现大量炭黑，说明燃烧不充分，是氧气不足导致的，应调大灶具进风口，增加氧气的量，而不是调小，B 错误。
C、煤气泄漏时，立刻关闭阀门，防止煤气继续泄漏，开窗通风，降低室内煤气的浓度，防止发生爆炸等危险，C 正确。
D、氢气燃烧产物是水，无污染，热值高，未来燃料可能是氢气，D 正确。
故选B。
【变式6-2】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6-3】化学兴趣小组开展“调查家用燃料的变迁与合理使用”跨学科实践活动。
任务一：调查家用燃料变迁
小组同学通过走访调查，发现本地居民家用燃料的使用经历了如图1的发展历程。
（1）柴草中纤维素的化学式为(C6H10O5)n。，其中氢、氧元素的最简质量比是 。
（2）同学们经过走访调查，了解到从前人们把煤制成蜂窝煤(如图2)后燃烧会更加充分，请你从燃烧的角度解释这一现象：把煤制成蜂窝煤， ，使燃烧更充分。
（3）石油气压缩成液态储存在钢瓶中，从微观角度分析，“压缩”过程中 发生改变。丙烷(C3H8)充分燃烧的化学方程式为 。
任务二：家用燃料的合理使用
（4）当天然气灶火焰呈黄色、锅底出现黑色物质时，此时需要调 (填“大”或“小”)灶具的进风口。
（5）油锅起火时，迅速倒入切好的青菜，火焰熄灭的原因是 。
任务三：未来燃料的发展趋势
（6）通过研究家用燃料的更新历程，请你预测未来燃料发展的趋势是 。(填1条即可)
【答案】（1）1：8
（2）增大了煤与氧气（或空气）的接触面积
（3）分子间的间隔
（4）大
（5） 使温度降低到油的着火点以下
（6）更加清洁、环保、高效（合理即可）
【解析】（1）纤维素的化学式为(C6H10O5)n，其中氢、氧元素的最简质量比=(1×10n)：(16×5n)= 1：8。
（2）煤制成蜂窝煤，增大了煤与氧气（或空气）的接触面积。 接触面积增大后，煤能更充分地与氧气接触，从而使燃烧更加充分。
（3）从微观角度分析，石油气压缩成液态储存在钢瓶中， 分子间有间隔，在“压缩”过程中，分子间的间隔变小。
丙烷(C3H8)充分燃烧生成二氧化碳和水，根据化学反应式的书写规则以及质量守恒定律配平化学方程式。 丙烷燃烧的化学方程式为
（4）当天然气灶火焰呈黄色、锅底出现黑色物质时，说明天然气燃烧不充分。 燃烧不充分是因为氧气不足，此时需要调大灶具的进风口，增加氧气的进入量，使天然气能够充分燃烧 。
（5）油锅起火时，迅速倒入切好的青菜。 倒入青菜后，青菜吸收热量，使温度降低到油的着火点以下，从而使火焰熄灭。
（6）通过研究家用燃料的更新历程，从柴草到煤，再到液化石油气、天然气，燃料逐渐向更清洁、高效的方向发展。 预测未来燃料发展的趋势是更加清洁、环保、高效，例如开发使用氢能等清洁能源（合理即可）。
题型07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。
【典例7】一种烟气脱硫工艺的反应原理如图所示。下列说法错误的是
A．烟气脱硫有利于减少酸雨的形成
B．图中涉及的氧化物有2种
C．理论上，脱硫过程中无须补充CaS
D．理论上，吸收64gSO2，会生成44gCO2
【答案】D
【解析】A、烟气脱硫过程中吸收了二氧化硫，有利于减少酸雨的形成，故选项说法正确。
B、氧化物是由两种元素的组成的物质中，其中一种元素是氧元素，则二氧化硫、二氧化碳属于氧化物，故选项说法正确。
C、反应①为，反应②为，由上述两个反应的化学方程式可知，硫酸钙、硫化钙在两个反应中循环，所以理论上脱硫过程中无须补充硫化钙，故选项说法正确。
D、吸收的二氧化硫与生成的二氧化碳的微粒个数比为1∶2，故吸收64g二氧化硫会生成88g二氧化碳，故选项说法不正确。
故选D。
【变式7-1】繁昌窑遗址是第五批全国重点文物保护单位。古代窑炉构造如图。下列说法错误的是
A．将木材架空可以降低其着火点 B．窑口越大，燃烧室内燃料燃烧越充分
C．用沙土覆盖窑炉内火焰的灭火原理是隔绝氧气 D．现代窑炉使用天然气代替煤能减少空气污染
【答案】A
【解析】A、将木材架空可以增大木材与氧气的接触面积，使燃烧更充分，着火点是物质的固有属性，不能改变，说法错误，符合题意；
B、窑口越大，进入燃烧室的空气就越多，则燃烧室内燃料燃烧越充分，说法正确，不符合题意；
C、用沙土覆盖窑炉内火焰的灭火原理是隔绝氧气，说法正确，不符合题意；
D、煤中含有硫、氮等元素，燃烧时会产生二氧化硫、氮氧化物等污染物，会对空气造成严重污染；而天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，与煤相比，天然气燃烧产生的污染物较少，所以现代窑炉使用天然气代替煤能减少空气污染，说法正确，不符合题意。
故选：A。
【变式7-2】某化学兴趣小组组装并使用微型空气质量“检测站”，得到当日学校附近空气的质量报告如图，下列说法错误的是
A．当日首要污染物是
B．空气质量指数()越大，空气质量状况越差
C．用天然气代替煤可降低和的排放量，减少酸雨的产生
D．可以用向空气中喷淋水的方式降低含量
【答案】D
【解析】A、从图可知PM10的含量在污染物中最高，是首要污染物，该选项正确；
B、空气质量指数(AQI)越大，说明污染越严重，空气质量状况越差，该选项正确；
C、天然气主要成分是甲烷，燃烧比煤更充分，且含硫、氮杂质少，可降低NO2和SO2的排放量，减少酸雨产生，该选项正确；
D、CO难溶于水，向空气中喷淋水的方式无法降低含量，该选项错误。
故选D。
【变式7-3】能源、环境与人类生活和社会发展密切相关。
（1）煤的使用在方便人们生活的同时，也对环境造成了不良影响。含硫煤不完全燃烧产生的气体污染物有 。因此应大力提倡使用新能源，下列不属于新能源的是 （填字母）。
A．太阳能 B．风能 C．石油
（2）二甲醚被认为是21世纪新型燃料。二甲醚在空气中充分燃烧生成二氧化碳和水。该反应的化学方程式是 。
【答案】（1）、（合理即可） C
（2）
【分析】本题考查碳不完全燃烧的产物、硫的燃烧产物、认识化石燃料以及已知信息化学方程式的书写。
【解析】（1）碳在氧气不足的条件下反应生成一氧化碳，硫和氧气燃烧生成二氧化硫，所以含硫煤不完全燃烧产生的气体污染物有：、等；太阳能、风能属于新能源，石油属于化石燃料（煤、石油、天然气），不属于新能源。
（2）二甲醚在空气中充分燃烧生成二氧化碳和水，可用“设1法”配平化学方程式。
先根据题目信息书写反应物、生成物和反应条件：；
再将二甲醚()的化学计量系数设为1，根据质量守恒定律，反应前后原子数目不变配平化学方程式即可，故完整化学方程式为：。
【点睛】注意认真读题将化学方程式书写完整，特别是反应条件。
题型08 常见的新能源
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。
【典例8】下列关于能源利用的说法中，不正确的是
A．煤的综合利用可得到化工原料 B．石油炼制可得到汽油、煤油和柴油
C．天然气是最理想的清洁能源 D．太阳能、风能、地热能都属于新能源
【答案】C
【解析】A、煤通过干馏、气化等综合利用可得到焦炭、煤焦油等化工原料，故选项说法正确；
B、利用石油中各成分的沸点不同，可通过分馏得到汽油、柴油、煤油等产品，故选项说法正确；
C、天然气燃烧时产生的污染物较少，比煤和石油更清洁，但它仍属于化石燃料，燃烧会排放二氧化碳（温室气体），并非完全清洁，氢气燃烧热值高，燃烧产物只有水，对环境无污染，是最理想的清洁能源，故选项说法不正确；
D、太阳能、风能、地热能都属于新能源，故选项说法正确；
故选C。
【变式8-1】能源、环境与人类的生活及社会发展密切相关，下列说法正确的是
A．化石能源只能通过燃烧加以利用 B．煤燃烧时产生的CO、SO2都是形成酸雨的污染物
C．新能源汽车的发展，有利于减少尾气对环境的影响 D．电动汽车使用的电能都来自不可再生能源
【答案】C
【解析】A、化石能源（如煤、石油、天然气）不仅可通过燃烧利用，还可用于化工生产（如石油制取塑料、化肥），并非“只能通过燃烧”，故A错误；
B、煤燃烧产生的SO2（二氧化硫）是形成酸雨的主要污染物，但CO（一氧化碳）主要造成空气污染和一氧化碳中毒，不直接导致酸雨（酸雨主要由SO2和氮氧化物引起），故B错误；
C、新能源汽车的发展，可以有效的减少化石燃料的使用，有利于减少尾气对环境的影响，故C正确；
D、电动汽车使用的电能来源多样，部分来自可再生能源（如风能、太阳能），并非“都来自不可再生能源”，故D错误。
故选C。
【变式8-2】阅读材料回答问题。
有关研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，发出的电能经充电桩充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此新能源汽车有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。新能源汽车常使用磷酸铁锂（）电池，研究人员发现在电池材料中添加适量的石墨烯（单层石墨）作导电剂，可有效提高电池的性能。随着电池技术的不断突破，续航里程短、充电速度慢等问题将得到解决，新能源汽车将更加普及。
（1）磷酸铁锂（）中磷元素显+5价，锂元素显+1价，铁元素的化合价为 。
（2）从材料可知石墨烯具有的物理性质是 。
（3）新能源汽车的优点是 （写一个）。
【答案】（1）+2
（2）导电性
（3）节约能源（减少二氧化碳排放等，合理即可）
【解析】（1）磷酸铁锂（）中磷元素显+5价，锂元素显+1价，氧元素显-2价，设其中铁元素的化合价为x，根据在化合物中各元素正负化合价的代数和为零可知：x+（+1）+（+5）+（-2）×4=0，x=+2；
（2）研究人员发现在电池材料中添加适量的石墨烯（单层石墨）作导电剂，可有效提高电池的性能。这说明石墨烯具有导电性；
（3）新能源汽车的优点是节约能源、减少二氧化碳排放等。
【变式8-3】《中国制造2025》将“节能与新能源汽车”作为重点发展领域。
（1）如图所示的汽车部件中，属于金属材料的是______（填标号）。
A．塑料保险杠 B．钢板车身 C．玻璃车窗
（2）下列属于新能源的是______（填标号）。
A．太阳能 B．石油 C．煤
（3）氢能源汽车是新能源汽车中的一种。我国首个兆瓦级“绿电制绿氢”项目促进了氢燃料汽车的推广使用。写出氢气燃烧的化学方程式 。
【答案】（1）B
（2）A
（3）
【解析】（1）金属材料包括纯金属以及它们的合金。钢板车身是铁的合金，属于金属材料；塑料保险杠属于合成材料；玻璃车窗属于无机非金属材料。
故选B。
（2）太阳能属于新能源，具有清洁、可再生等优点；石油和煤属于化石燃料，是传统能源，不可再生且使用过程中会产生污染。
故选A。
（3）氢气燃烧生成水，化学方程式为。
题型09 氢能的优缺点及氢气的制取
（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。
【典例9】通过一学期的化学学习，大家对实验室制取气体的实验印象深刻。请你根据以下实验装置图回答问题：
（1）写出仪器的名称是① ；② ；
（2）用高锰酸钾加热制取氧气，反应化学方程式为 ；应选择的发生装置是 (填序号)，该装置还缺少 (填“棉花”或“药品”)；
用排水法收集氧气，实验完成后应先 ，后 ；(填“从水槽中撤离导管”或“熄灭酒精灯”)；
（3）F装置有多种功能，既可用于收集气体，也可用于洗气除杂，如果用F装置来收集氧气，气体应从 (填“a”或“b”)通入，怎样检验氧气是否收集满了 ；
（4）实验室制取二氧化碳气体，一般选择发生装置B和收集装置 (填序号)，锥形瓶中放入的药品是 ，从长颈漏斗加入的药品是 ；
（5）实验室制取氢气的化学方程式是 ，根据反应物状态及反应条件制取氢气应选择的发生装置是 ；根据氢气的密度最小的物理性质可选择的收集装置为 。
【答案】（1）酒精灯 集气瓶
（2）2KMnO4 A 棉花 从水槽中撤离导管 熄灭酒精灯
（3）a 将带火星的木条伸到b管口，木条复燃，证明已集满
（4）C 石灰石(或大理石） 稀盐酸
（5）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ B D或F
【解析】（1）根据常见仪器的形状和用途可知，①是酒精灯，②是集气瓶。
（2）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为。 该反应需要加热，所以应选择的发生装置是A。 为防止固体粉末进入导管，该装置还缺少棉花。用排水法收集氧气，实验完成后应先从水槽中撤离导管，后熄灭酒精灯，防止水倒吸进入试管，使试管炸裂。
（3）氧气的密度比空气大，所以如果用F装置来收集氧气，气体应从a通入。 检验氧气是否收集满的方法是将带火星的木条放在b导管口，如果木条复燃，说明氧气已收集满。
（4）二氧化碳密度比空气大，能溶于水，所以一般选择发生装置B和收集装置C。 实验室制取二氧化碳，锥形瓶中放入的药品是大理石(或石灰石)，从长颈漏斗加入的药品是稀盐酸。
（5）实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气，反应的化学方程式是Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。 该反应是固液不加热型，所以制取氢气应选择的发生装置是B。 氢气密度比空气小，所以可选择的收集装置为D或F（氢气从b端进）。
【变式9-1】化学是一门以实验为基础的科学，请根据下列图示回答相关问题：
（1）写出仪器a的名称 。用A装置制取气体的优点是 。
（2）实验室制取CO2的化学方程式为 。用C装置收集CO2的原因是 。证明CO2收集满的方法是 。(写出实验步骤、现象和结论)
（3）更换A装置中的药品和试剂，将A装置和 装置组合，可以制取干燥的氢气。实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气的化学方程式为 。
（4）如图E所示，向盛满二氧化碳的集气瓶中，放入用石蕊溶液染成紫色的干燥小花(小花的右边用水润湿)，可观察到的实验现象是 ，对应的化学方程式为 。
【答案】（1）长颈漏斗 可以控制反应的发生和停止
（2） 二氧化碳的密度比空气大 将燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭，说明二氧化碳已经集满
（3）D
（4）小花的左边不变色，右边变红
【解析】（1）由图可知，仪器a的名称是：长颈漏斗；
用A装置制取气体，可将固体置于多孔隔板上，关闭弹簧夹，通过长颈漏斗添加液体，固液接触，生成气体，装置内压强增大，将液体压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体导出，固液接触，反应开始，故优点是：可以控制反应的发生和停止；
（2）实验室通常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，石灰石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：；
用C装置收集二氧化碳，是因为二氧化碳的密度比空气大；
二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，二氧化碳验满：将燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭，说明已经集满；
（3）A装置适用于锌粒和稀硫酸反应制取氢气，故更换A装置中的药品和试剂，可以用A装置制取氢气，氢气的密度比空气小，难溶于水，可用排水法或向下排空气法收集，向下排空气法收集的气体比较干燥，故收集装置可选D；
锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应的化学方程式为：；
（4）向盛满二氧化碳的集气瓶中，放入用石蕊溶液染成紫色的干燥小花(小花的右边用水润湿)，二氧化碳不能使石蕊变色，故小花的左边不变色，二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊试液变红，故小花的右边变红，故现象是：小花的左边不变色，右边变红；
该实验对应的反应为二氧化碳与水反应生成碳酸，该反应的化学方程式为：。
【变式9-2】氢能是高能清洁燃料，已应用于航天、交通等领域。兴趣小组对氢气的制取方法、提纯方式、储存手段、发展前景、应用优势等展开项目式实践活动。
任务一：制取氢气
2024年，我国首个光热补能甲醇制氢加氢一体站——榆林站投入使用。该站主要通过热化学工艺将甲醇转化为氢气，融入加氢技术为新能源汽车提供氢能源。制取原理示意图如下：
（1）气化过热器中发生的变化从微观角度分析，发生改变的是 。该工艺中可循环使用的物质是 。
（2）写出转化反应器中Ⅰ甲醇裂解生成CO和的方程式 。
任务二：提纯氢气
我国研发了多通道钯膜纯化组件(如下图1、2、3所示)，可将99.92%的氢气提纯至99.99995%，实现了超纯氢气装置国产化，其工作温度在300℃以上。
（3）由图可知， 粒子可以透过钯膜(填粒子符号)，钯膜两侧氢气压强差越大，透氢量 (填“不变”“越大”或“越小”)。
（4）图3中，开始工作时须先通排净装置中空气，再通原料氢气，其目的是 。
任务三：储存氢气
绿氢规模化储存需液化氢气，以满足商业化应用。
任务四：利用氢气
氢燃料电池在我国公共交通中实现了突破性进展，其工作原理如图4所示：
（5）燃料电池发生反应的化学方程式为 。
任务五：绿色氢气
（6）①氢气是清洁燃料。图5为小组同学探究可燃物质量与水的温度变化关系图，分析图像，可知相同质量的可燃物，氢气燃烧的热值 天然气(填“<”“=”或“>”)。
②已知加热1L水至30℃，需燃烧天然气中甲烷的质量为0.2g。若用替代，理论上加热1L水至30℃，能减少 二氧化碳排放(燃烧的方程式为)。
【答案】（1）分子间的间隔 甲醇
（2）
（3）H 越大
（4）防止升温（或加热）时氢气和空气的混合物发生爆炸
（5）
（6）> 设用替代，理论上加热1L水至30℃，能减少排放二氧化碳的质量为x，
，
答：能减少0.55g二氧化碳排放。
【解析】（1）甲醇和水气化过程中，甲醇和水的分子间的间隔变大，因此发生改变的是分子间的间隔；
据图可知，甲醇既是反应物又是生成物，因此该工艺中可循环使用的物质是甲醇；
（2）甲醇裂解生成CO和，反应的化学方程式为：；
（3）由图1可知，由图可知，氢原子可以透过钯膜；
由图2可知，在一定温度时，钯膜两侧氢气压强差越大，透氢量越大；
（4）图3中，须先通 N 2 排净装置中空气，再通原料氢气，氢气具有可燃性，其目的是防止升温（或加热）时氢气与空气混合发生爆炸；
（5）氢气和氧气在铂催化剂的催化条件下反应生成水，该反应的方程式为：；
（6）①由图5可知，相同质量的氢气和天然气燃烧，氢气使水升高的温度更高，这意味着氢气

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