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7.2 化石能源的合理利用
【题型1】化石燃料及其综合利用 1
【题型2】化石燃料燃烧对环境的影响 5
【题型3】制备氢气实验的探究 9
【题型4】常见能源及其分类 13
【题型5】能源的综合利用 16
【题型1】化石燃料及其综合利用
【典型例题】天然气是一种很重要的化石燃料，它的主要成分是(　　)
A.甲烷 　　　　 B.氮气 C.一氧化碳 　　 D.氧气
【答案】A
【举一反三1】能源是国民经济重要的物质基础。以下关于能源的说法正确的是（　　）
A.煤和石油制品燃烧的生成物都是空气污染物
B.煤、石油、天然气、乙醇都属于化石燃料
C.新能源的开发利用可以缓解化石能源的紧缺局面
D.石油的分馏发生的是化学变化
【答案】C
【解析】煤和石油制品燃烧会生成二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，其中二氧化碳是空气的组成成分，不属于空气污染物；煤、石油、天然气属于化石燃料，而乙醇可通过粮食发酵等方法制取，属于可再生能源，不属于化石燃料；新能源包括太阳能、风能、水能等，其开发利用可以增加能源供给途径，从而缓解化石能源（如煤、石油、天然气等）的紧缺局面；石油的分馏是利用石油中各成分沸点的不同，将它们分离，没有新物质生成，属于物理变化。
【举一反三2】煤的气化原理之一是将固态煤炭与水蒸气反应转化为两种气体物质，这两种气体产物俗称水煤气，反应的化学方程式为C+H2OH2+X。下列相关说法中不正确的是(　　)
A.水煤气属于混合物
B.X气体具有可燃性
C.该反应实现了煤的综合利用
D.该反应前后元素的化合价都没有发生变化
【答案】D
【解析】根据质量守恒定律，可知X为一氧化碳，反应前：碳为单质，碳元素的化合价为0价，水中氢元素的化合价为+1价，氧元素的化合价为﹣2价；反应后：氢气为单质，氢元素的化合价为0价，CO中碳元素的化合价为+2价，氧元素的化合价为-2价；碳元素和氢元素的化合价在反应前后发生了变化，氧元素的化合价在化学反应前后没有变化。
【举一反三3】我国具有丰富的煤炭资源，煤制取乙二醇的产业化发展已列入我国石化产业调整和振兴规划。由煤制取乙二醇的流程示意图如图所示
(1)煤属于 (填“可再生”或“不可再生”)资源。
(2)合成气可用作气体燃料，写出合成气中氢气燃烧的化学方程式 。
(3)合成气(CO 和H )在不同催化剂的作用下，可以合成不同的物质，从物质组成的角度考虑，仅用合成气为原料不可能得到的物质是 (填字母)。
A.甲醇(CH OH)　 B.乙醇(C H OH)　 C.尿素[CO(NH ) ]
【答案】(1)不可再生　(2) 　(3)C　　
【解析】(1)煤是一种化石能源，在短期内得不到补充，属于不可再生资源。(2)氢气燃烧生成水，反应的化学方程式为 (3)由质量守恒定律可知化学反应前后元素的种类不变，反应前元素有三种，即碳、氢、氧，反应后不会出现氮元素，所以尿素不可能产生。
【举一反三4】化石燃料是当前世界的主要能源支柱。
(1)下列化石燃料主要成分为甲烷的是___________(填字母)。
A．煤　　　　 B．石油　　　 C．天然气
(2)甲烷完全燃烧的化学方程式是________________。
【答案】(1)C　(2)
【举一反三5】阅读下面科普短文。
天然气一般指蕴藏于地层中的气体混合物，主要成分如图所示。地壳中，目前已探明的天然气总储量超过200万亿m3。
天然气是低碳能源，作为燃料，产生相同热量时，用天然气替代煤炭可减排二氧化碳65.1%。天然气用于汽车燃油，还可以减少颗粒悬浮物的排效。
天然气可以压缩冷却成液化天然气运输、使用1 m3液化天然气可气化成625 m3天然气，用于居民生活中的烹调、取暖等。在送到用户之前，为便于泄漏检测，需要用硫醇等给天然气添加气味。
依据文章内容回答下列问题：
(1)天然气中含量最多的气体是____________，写出该气体完全燃烧的化学方程式：________________________。
(2)天然气相比于煤炭是低碳能源的原因是 ______________
________________。
(3)从微观角度解释1 m3液化天然气可气化成625 m3天然气的原因：_______________________。
【答案】(1)甲烷　CH4+2O2CO2+2H2O
(2)产生相同热量时，用天然气替代煤炭可减排二氧化碳65.1%
(3)分子间间隔增大
【举一反三6】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，还可以制取氧气，用该装置制取氧气的化学方程式为　 　。
(2)实验前，用图乙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 　(填字母)。
A．
B．
C．
(3)甲烷难溶于水，密度比空气的小，实验室收集甲烷的方法是 　 　(写1种即可)。
(4)用装置丙验证甲烷的组成时，为保证安全，点燃前应先 　 。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．干燥的烧杯壁出现水雾
C．倒转烧杯，加入少量澄清石灰水，振荡后溶液变浑浊
【答案】(1)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑(或2KClO32KCl+3O2↑) 　(2)A　 (3)排水法或向下排空气法　 (4)验纯；BC
【解析】(1)装置甲适用于固体加热制氧气，可以是加热高锰酸钾制氧气，也可以是加热氯酸钾与二氧化锰的混合物制氧气，化学方程式为分别为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑、2KClO32KCl+3O2↑。(2)实验前，用图乙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导管口处有气泡冒出。(3)甲烷难溶于水，密度比空气的小，实验室收集甲烷的方法是排水法或向下排空气法。(4)不纯的甲烷点燃时可能会发生爆炸，因此用装置丙验证甲烷的组成时，为保证安全，点燃前应先验纯；实验中观察到干燥的烧杯壁出现水雾，说明甲烷燃烧有水生成，倒转烧杯，加入少量澄清石灰水，振荡后溶液变浑浊，说明甲烷燃烧有二氧化碳生成，由质量守恒定律可知，甲烷中含有碳、氢元素。

【题型2】化石燃料燃烧对环境的影响
【典型例题】我国正在推广使用乙醇汽油。所谓乙醇汽油就是在汽油中加入适量乙醇(一般为10∶1)混合而成的一种燃料。下列有关的叙述错误的是(　　)
A.由玉米、高粱发酵可以制得乙醇
B.汽车使用乙醇汽油可以减少有害气体的排放
C.由石油可以制得汽油
D.乙醇汽油是一种新型的化合物
【答案】D
【解析】乙醇汽油就是在汽油中加入适量乙醇混合而成的一种燃料，是由多种物质混合而成，属于混合物。
【举一反三1】煤燃烧时会闻到刺激性气味，这是因为煤成分中有下列元素中的(　　)
A.碳　 B.氢　 C.硅　 D.硫
【答案】D
【解析】煤主要由碳元素组成，还含有少量的H、N、S、O等元素，硫元素燃烧后生成的二氧化硫具有刺激性气味。
【举一反三2】节约能源、保护环境是全社会应该倡导的生活方式。
(1)下列物质都可以用来作燃料：①煤；②氢气；③石油；④天然气。其中，最清洁的燃料是 ______(填序号)；该物质作为燃料的优点是_________________。
(2)硫酸型酸雨的形成主要经过以下两步：①二氧化硫在空气中被粉尘催化氧化得到三氧化硫；②三氧化硫与水化合形成硫酸(H2SO4)。其中反应②的化学方程式为 _________________。
(3)丙醇(化学式为C3H8O)是一种清洁燃料，它在一定量的氧气中燃烧的化学方程式可表示为C3H8O+4O22CO2+4H2O+X，生成物X的化学式为_______________。
【答案】(1)②　热值高，产物不污染环境　(2)H2O+SO3══H2SO　(3)CO
【举一反三3】我国的二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。
(1)大气中的二氧化碳主要来自化石燃料的燃烧，化石燃料包括煤、　　　　 、天然气。
(2)化石燃料的燃烧会导致空气污染，下列气体属于空气污染物是　　　　。
A．CO B． C．
(3)发展“低碳”经济，提倡“低碳生活”，已成为社会发展的总趋势，为践行低碳行动，作为初中生的我们可以　　　　 。
(4)请从宏观与微观、定性与定量等角度描述化学式CO2的意义　　　　 （写三点即可）。
【答案】(1)石油
(2)AB
(3)乘坐公共交通出行等合理即可
(4)表示二氧化碳这种物质；表示二氧化碳由碳元素和氧元素组成；
表示1个二氧化碳分子；表示1个二氧化碳分子由1个碳原子和1个氧原子构成。（三点即可）
【解析】（2）化石燃料中含有碳元素，不充分燃烧会生成一氧化碳，一氧化碳属于污染物，A符合题意；化石燃料中会产生PM2.5，PM2.5属于污染物，B符合题意；化石燃料中含有碳元素，燃烧会生成二氧化碳，但二氧化碳无毒，不是空气污染物，C不符合题意。
（3）中学生践行低碳行动有多种方式，如：骑自行车活乘坐公共交通出行，积极参加植树造林，节约用电等。
【举一反三4】阅读下面的短文并回答问题。
为应对CO2等温室气体引起的气候变化问题，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，我国提出争取2030年前达到碳达峰，2060年实现碳中和的目标。现阶段我国的能源结构以化石燃料为主，其燃烧释放出大量的CO2。通过植树造林、海洋封存、矿石碳化和综合利用等途径可降低大气中CO2浓度。
综合利用：工业上可以将CO2转化成甲醇(CH3OH)等资源，CO2和氢气在一定条件下生成甲醇和一种常见的液体氧化物。一定条件下，该反应在有、无分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示。
(1)化石燃料包括煤、__________、天然气。
(2)CO2可以封存在海洋里，但会引起海水酸化，体现出二氧化碳的性质是__________________。
(3)写出利用CO2合成甲醇的化学方程式：_________________，甲醇(CH3OH)中碳、氢、氧元素的质量比为________________。
(4)由图可知，为提高甲醇的产率，合成甲醇应选择的最佳条件为有分子筛膜、______________。
(5)下列说法正确的是______________(填字母)。
A．碳达峰、碳中和中的“碳”指的是碳单质
B．大气中CO2过多会导致温室效应，也会造成酸雨
C．植树造林是利用植物的光合作用吸收CO2，光合作用属于物理变化
D．推广使用太阳能、风能等新能源代替化石燃料，可以减少CO2的排放
【答案】(1)石油
(2)二氧化碳能与水反应
(3)3H2+CO2CH3OH+H2O　3∶1∶4
(4)温度为210 ℃
(5)D
【解析】(5)碳达峰、碳中和中的“碳”指的是二氧化碳，A错误；大气中CO2过多会导致温室效应增强，不会造成酸雨，B错误；植树造林是利用植物的光合作用吸收CO2，光合作用属于化学变化，C错误；推广使用太阳能、风能等新能源代替化石燃料，可以减少CO2的排放，D正确。
【举一反三5】科技的发展，催生了许多新型化学工艺流程。
(1)上述流程对于解决能源问题有重大意义。
①反应Ⅰ的化学方程式为 。
②将氢能储存在_________(填化学式)中，解决了氢能源不便贮存和运输的问题。
(2)“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等措施使二氧化碳的排放总量和减少总量相当。上述流程中有利于实现“碳中和”，消耗二氧化碳的反应的化学方程式为 。
(3)我们的下列做法中，有利于实现“碳中和”的是 。
A.减少车辆接送，步行上学
B.正反两面书写，节约用纸
C.勤洗手勤换衣，讲究卫生
D.垃圾分类投放，回收利用
【答案】(1)　②OH
　(3)ABD
【解析】(1)①反应Ⅰ为电解水生成氢气和氧气的反应，该反应的化学方程式为。 ②氢气属于气体，不便贮存和运输，将氢气转化为甲醇(CH3OH), 甲醇为液体燃料，解决了氢能源不便贮存和运输的问题。(2)消耗二氧化碳的反应为反应Ⅱ，二氧化碳和氢气在催化剂作用下反应生成甲醇和水，该反应的化学方程式为。
【题型3】制备氢气实验的探究
【典型例题】实验室常用锌与稀硫酸反应制取氢气(Zn+H2SO4══ZnSO4+H2↑)。用这种方法制取氢气，下列如图所示的实验操作正确的是(　　)
A.检查气密性
B.加入锌粒
C.加入稀硫酸
D.收集氢气
【答案】A
【解析】检查装置气密性的方法：把导管的一端浸没在水里，双手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，装置不漏气，A图正确；向试管中装锌粒时，先将试管横放，用镊子把锌粒放在试管口，再慢慢将试管竖立起来，B图错误；向试管中倾倒液体药品时，瓶塞要倒放，标签要对准手心，瓶口紧挨试管口，图中瓶塞没有倒放，C图错误；氢气的密度比空气的小，应用向下排空气法收集，D图错误。
【举一反三1】实验室用锌与稀硫酸反应制取氢气时，下列相关实验操作正确的是（　　）
A.检查装置气密性
B.加入锌粒
C.加入稀硫酸
D.收集氢气
【答案】A
【解析】检查装置气密性时先把导管一端浸在水里，然后用手握住容器外壁，导管口产生气泡，说明装置气密性好；锌粒是金属颗粒，加入试管时，先把试管横放，然后用镊子夹取锌粒，放在试管口，再把试管慢慢竖起来，使锌粒缓缓滑到试管底部，避免打破试管；倾倒液体时，瓶塞倒放，试剂瓶标签对着手心，试管口和试剂瓶口紧挨，试管略倾斜；氢气密度比空气小，应选用向下排空气法收集。
【举一反三2】实验室里，我们通常用锌与稀硫酸或稀盐酸反应来制取氢气，实验装置可从下列装置中选用，请回答下列问题：
(1)写出图中仪器①的名称：________________。
(2)实验室制取氢气时，可选择的发生装置为_______________。
(3)实验室制取氢气时，可用G装置收集氢气，进气口为_____________(填“a”或“b”)。
(4)实验室制取氢气时，通常选用装置D而不选用装置C收集氢气的理由是 _________________。
(5)实验室用锌粒和稀盐酸反应制取氢气时，用排空气法收集到的氢气是不纯净的，其中含有的杂质是________________；用排水集气法收集到的氢气也是不纯净的，其中含有的杂质是______________。
【答案】(1)长颈漏斗　(2)B或F　(3)b　(4)氢气的密度比空气小　(5)空气和氯化氢气体　水蒸气
【解析】(2)实验室制取氢气的反应是锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应需要固液常温型装置，则可选择的发生装置为B或F。
(3)实验室制取氢气时，可用G装置收集氢气，氢气的密度比空气小，要先通到G装置的集气瓶口，将空气向下压，则进气口为b。
(4)装置D是用向下排空气法来收集气体，实验室制取氢气时，通常选用装置D而不选用装置C收集氢气的理由是氢气的密度比空气小。
【举一反三3】如图是实验室常用的气体发生装置和收集装置。请回答下列问题：
(1)小花同学用高锰酸钾制取并收集O2进行铁丝燃烧实验，应选用装置　　　　(从A～G中选择)组合进行制取，该反应的化学方程式为　　　　　　。
(2)图2实验中，观察到发出白光后铁丝并未燃烧，原因是　　　　　　。
(3)选用发生装置C制取氧气平缓地通入图3中，观察到　　　　 ，证明可燃物燃烧需要的条件是　　　　 。
(4)用装置D制氢气时，装入试剂后，让反应开始发生的操作是　　　　 。进行图4实验，验纯后点燃H2，罩干冷烧杯的目的是　　　　 。
【答案】(1)E　
(2)火柴燃烧消耗了过多氧气，使氧气不足等（合理即可）
(3)甲中白磷燃烧，乙中白磷不燃烧　温度达到可燃物的着火点
(4)打开弹簧夹　检验氢气燃烧的产物是否为水
【解析】（1）用高锰酸钾制取氧气，属于固体加热型反应，发生装置应选A，进行铁在氧气中燃烧实验，需要收集较纯净的氧气，集气瓶底部预留少量水（防止高温熔融物溅落炸裂集气瓶底），氧气不易溶于水，排水法收集的氧气更纯净，且方便预留少量的水，所以收集装置选E，故用高锰酸钾制取并收集氧气进行铁丝燃烧实验，应选用装置AE；
（2）图2实验中，观察到发出白光后铁丝并未燃烧，原因是火柴燃烧消耗了过多氧气，使氧气不足等，合理即可；
（3）选用C装置制取氧气，C装置为固液常温型发生装置，适用于过氧化氢在二氧化锰催化下分解制取氧气，将氧气平缓地通入图3中，甲中白磷与氧气接触，但温度未达到白磷的着火点，不燃烧；乙中白磷与氧气接触，温度达到白磷的着火点，燃烧；故可观察到甲中白磷不燃烧，乙中白磷燃烧，证明可燃物燃烧需要的条件是温度达到可燃物的着火点；
（4）用装置D制取氢气时，装入试剂后，让反应开始发生的操作是打开弹簧夹，使稀硫酸滴入锥形瓶中与锌粒接触；验纯后点燃氢气，氢气燃烧生成水，可观察到干冷烧杯内壁出现水雾，罩干冷烧杯的目的是检验氢气燃烧的产物是否为水。
【题型4】常见能源及其分类
【典型例题】下列属于不可再生能源的是(　　)
A.氢能 B.太阳能 C.化石能源 D.风能
【答案】C
【解析】氢能、太阳能、风能属于可再生能源；化石能源属于不可再生能源。
【举一反三1】天然气、沼气、可燃冰的主要成分都是甲烷，下列说法错误的是(　　)
A.合理开发可燃冰可以有效缓解能源危机
B.沼气是可再生能源
C.天然气不属于化石能源
D.在一定条件下，当甲烷与空气达到一定比例时会发生爆炸
【答案】C
【举一反三2】“碳捕捉与封存”是我国的一项先进技术。我国能源消耗的70%来自于煤炭。运用“碳捕捉与封存”技术，燃烧产生的CO2将不会进入大气。
（1）煤炭属于 　　　　　 　（填”可再生”或”不可再生”）能源。
（2）“碳捕捉与封存”技术有利于控制 　　　　　 　的加剧。
（3）将分离聚集的CO2压入地下的过程中，分子间隔会 　　　　　　。将CO2封入蓄水层中发生反应化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　 　。
（4）被封存起来的CO2的用途有 　　　　　　　　　　　　　 　（写一种）。
【答案】（1）不可再生；（2）温室效应；（3）变小；CO2+H2O＝H2CO3；（4）灭火、做碳酸饮料等（合理即可）。
【解析】（1）煤炭是一种化石能源，在短期内得不到补充，属于不可再生能源；
（2）“碳捕捉与封存”技术有利于控制温室效应的加剧；
（3）将分离聚集的CO2压入地下的过程中，分子间隔会变小。将CO2封入蓄水层中发生反应化学方程式为CO2+H2O＝H2CO3；
（4）被封存起来的CO2的用途有灭火、生成化肥、做碳酸饮料等。
【举一反三3】北京冬奥会体现了“绿色奥运”和“科技奥运”。
(1)火炬“飞扬”使用了氢燃料，符合零碳理念，写出氢气燃烧的化学方程式　　　　
(2)北京冬奥场馆为实现100%绿色用电，充分利用了周边的风能、太阳能等清洁能源转化为绿电。下列发电方式不属于绿电的有　　　　（填序号）。
①生物质能发电　　②火力发电　　③潮汐能发电
(3)科技防疫成就了精彩奥运。张家口赛区10万台使用自然超粒子技术的空气消毒机，在赛时不间断消毒杀菌，该过程发生了　　　　（填“物理”或“化学”）变化。
(4)为保障冬奥会，我国使用全球领先的石墨烯（单层石墨片）纺织物柔性发热材料。石墨烯属于　　　　（填序号）。
①单质　　②氧化物　　③混合物
【答案】(1)
(2)②
(3)化学
(4)①
【解析】（2）①生物质能发电是使用清洁能源转化为电能，是绿电；②火力发电是使用传统化石燃料（主要依靠燃烧煤炭、天然气等化石燃料，会产生大量的二氧化碳和其他污染物）转化为电能，不是绿电；③潮汐能发电是使用清洁能源转化为电能，是绿电；
（4）石墨烯是单层石墨片，是只含有碳元素的纯净物，属于单质。
【举一反三4】阅读下列科技短文并回答相关问题。
　　近年来，我国聚焦新能源汽车领域，把发展新能源汽车作为推动制造业转型升级、提质增量的重要抓手。
　　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。燃油汽车的燃料燃烧不仅产生大量二氧化碳，还会释放一氧化碳等有害物质。发展新能源汽车是降低燃料消耗量、改善大气环境的重要举措。2021～2023年，我国不同动力类型汽车销量占比见图甲。
纯电动汽车因其能源利用率高、结构简单、噪音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亚铁锂电池使用寿命的影响，结果如图乙（容量保持率越高，代表电池使用寿命越长）。
（1）目前国内主要用压缩天然气、液化气、乙醇汽油作燃油汽车的替代燃料。乙醇属于　　　　（填“可再生能源”或“不可再生能源”）。
(2)纯电动汽车的优点有　　　　　　（写出一条即可）。
(3)天然气的主要成分是甲烷，写出其在氧气中充分燃烧的化学反应方程式：　　　　　　。
(4)根据短文，下列说法不正确的是　　　　（填字母）。
A．使用燃油汽车会造成空气污染
B．2021～2023年，我国燃油汽车和纯电动汽车的销量占比均逐年增加
C．新能源汽车有助于减少空气污染和温室气体排放
D．电池使用寿命随放电倍率先降低后增大；放电倍率相同时添加2-CNT导电剂的电池使用寿命更短
【答案】(1)可再生能源
(2)能源利用率高、结构简单、噪音小
(3)
(4)BD
【解析】（4）由题干信息可知，燃油汽车的燃料燃烧不仅产生大量二氧化碳，还会释放一氧化碳等有害物质，会造成空气污染，A说法正确；由图甲可知，2021-2023年，我国燃油汽车的销量占比逐渐减小，纯电动汽车的销量占比逐年增加，B说法错误；新能源汽车可以减少化石燃料的使用，有助于减少空气污染和温室气体排放，C说法正确；
由题干信息可知，容量保持率越高，代表电池使用寿命越长，则由图乙可知，电池使用寿命随放电倍率的增大先降低后增大；放电倍率相同时添加2-CNT导电剂的电池使用寿命更长，D说法错误。
【题型5】能源的综合利用
【典型例题】下列传统工艺过程中，主要发生化学变化的是（　　）
A.雕刻木版年画
B.酿制糯米酒
C.剪裁丝绸布料
D.石油分馏得到汽油
【答案】B
【解析】雕刻木版年画的过程中没有新物质生成，属于物理变化，A不符合题意；酿制糯米酒的过程中有新物质酒精生成，属于化学变化，B符合题意；剪裁丝绸布料的过程中没有新物质生成，属于物理变化，C不符合题意；石油分馏是利用石油当中各成分的沸点不同得到汽油，该过程中没有新物质生成，属于物理变化，D不符合题意。
【举一反三1】2024年环境日主题是“全面推进美丽中国建设”。下列做法不利于保护环境的是（　　）
A.垃圾分类回收，循环利用资源
B.大力植树造林，增加植被面积
C.大量燃放烟花，增加节日气氛
D.推广清洁能源使用，减小环境污染
【答案】C
【解析】燃放烟花能够增添节日的喜庆氛围，但烟花燃烧过程中会产生大量的烟尘、有害气体和噪音污染，对空气质量、人体健康和生态环境造成负面影响，不利于保护环境；清洁能源的使用可以减少化石燃料燃烧所产生的污染物排放，如二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等，这有助于改善空气质量，减少雾霾等环境问题的发生，有利于保护环境。
【举一反三2】政府工作报告中指出：要控制化石能源消费，改善生态环境质量。下列说法不正确的是(　　)
A.推动煤炭清洁高效利用
B.推广使用新能源汽车
C.建设风力光伏发电项目
D.提高天然气使用占比
【答案】D
【解析】提高天然气使用占比，增加化石燃料的使用，不利于改善生态环境质量。
【举一反三3】能源、环境与人类的生活和社会发展密切相关。
(1)2020年9月，中国向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。为减缓大气中二氧化碳含量的增加，下列措施可行的是________________(填字母)。
a.植树造林
b.开发和利用太阳能、水能、风能等新能源
c.禁止使用煤、石油、天然气等化石燃料
d.发展公共交通
(2)近年我国科学家合成了一种新型催化剂，可将二氧化碳和氢气转化为清洁的液体燃料甲醇(CH3OH)和水，该反应的化学方程式为 __________________________。
(3)城镇家庭经常用罐装液化石油气做燃料，烹调结束，关闭燃气灶阀门利用的灭火原理是________。
(4)在汽油中加入适量乙醇作为燃料的优点____________(写一点)。
【答案】(1)abd　(2)CO2+3H2CH3OH+H2O
(3)移走可燃物　(4)节约能源
【举一反三4】氢能具有广阔的发展前景，安全高效的制氢和储氢是氢能成为主要能源的关键。
(1)电解水制氢气可用铁作电极，是利用了铁的 　 　。氢气在与电源 　 　极相连的电极上产生。
(2)高压气态储氢是通过恒温高压将氢气储存在压力容器中，从微观角度解释此过程主要发生改变的是 　 　 。
(3)氢化物储氢是利用氢气与金属(如Al)反应生成金属氢化物(如AlH3)，从而进行氢的储存，该过程属于 　 　 (填“物理变化”或“化学变化”)。
(4)活性炭具有很多的微孔结构，可用作储氢材料，这是利用活性炭的 　 　性。
(5)我国科学家实现了天然气(CH4)制氢的突破，在400 ℃条件下，将天然气与水蒸气直接转化为氢气与二氧化碳。请写出该反应的化学方程式 　 　。
(6)氢气是理想的清洁能源，原因是 　 　。
【答案】(1)导电性　负 　(2)分子之间的间隔　 (3)化学变化 　(4)吸附 　(5)CH4+2H2OCO2+4H2 (6)产物无污染
【解析】(1)金属具有良好导电性；电解水过程中，与电源正极相连的电极上产生氧气，与电源负极相连的电极上产生氢气。
【举一反三5】阅读科普材料，用所学化学知识回答下列问题。
现代社会依赖化石燃料，如石油和天然气。然而，化石燃料不仅终将会被耗尽，也会引发如全球变暖等环境问题。因此，我们需要新一代能源来摆脱对化石燃料的依赖，在我们对新能源的期待中，燃料电池登场了。
许多人都学习过电解水这一科学实验，即对水通电以获得气态的氢气(H2)和氧气(O2)。燃料电池扭转了这一反应，它让氢气和氧气发生反应来获取电能。
燃料电池有望成为一种绿色能源，因为其唯一的生成物是水H2O。然而，尽管有“电池”之名，燃料电池却并不能像锂电池那样可以储存电能。由于能够直接以氢气作为燃料来发电，燃料电池还有“小型发电厂”之称。
——(节选自《科学世界》)
(1)写出燃料电池中氢气和氧气在一定条件下发生反应来获取电能的化学方程式：　 ，该反应属于 　 　 (填基本反应类型)反应。
(2)燃料电池工作时将化学能转化为 　 　。
(3)燃料电池有望成为一种绿色能源的原因：　 　。
【答案】(1)2H2+O22H2O　化合 　(2)电能　 (3)生成物只有水，对环境无污染7.2 化石能源的合理利用
【题型1】化石燃料及其综合利用 1
【题型2】化石燃料燃烧对环境的影响 4
【题型3】制备氢气实验的探究 6
【题型4】常见能源及其分类 9
【题型5】能源的综合利用 11
【题型1】化石燃料及其综合利用
【典型例题】天然气是一种很重要的化石燃料，它的主要成分是(　　)
A.甲烷 　　　　 B.氮气 C.一氧化碳 　　 D.氧气
【举一反三1】能源是国民经济重要的物质基础。以下关于能源的说法正确的是（　　）
A.煤和石油制品燃烧的生成物都是空气污染物
B.煤、石油、天然气、乙醇都属于化石燃料
C.新能源的开发利用可以缓解化石能源的紧缺局面
D.石油的分馏发生的是化学变化
【举一反三2】煤的气化原理之一是将固态煤炭与水蒸气反应转化为两种气体物质，这两种气体产物俗称水煤气，反应的化学方程式为C+H2OH2+X。下列相关说法中不正确的是(　　)
A.水煤气属于混合物
B.X气体具有可燃性
C.该反应实现了煤的综合利用
D.该反应前后元素的化合价都没有发生变化
【举一反三3】我国具有丰富的煤炭资源，煤制取乙二醇的产业化发展已列入我国石化产业调整和振兴规划。由煤制取乙二醇的流程示意图如图所示
(1)煤属于 (填“可再生”或“不可再生”)资源。
(2)合成气可用作气体燃料，写出合成气中氢气燃烧的化学方程式 。
(3)合成气(CO 和H )在不同催化剂的作用下，可以合成不同的物质，从物质组成的角度考虑，仅用合成气为原料不可能得到的物质是 (填字母)。
A.甲醇(CH OH)　 B.乙醇(C H OH)　 C.尿素[CO(NH ) ]
【举一反三4】化石燃料是当前世界的主要能源支柱。
(1)下列化石燃料主要成分为甲烷的是___________(填字母)。
A．煤　　　　 B．石油　　　 C．天然气
(2)甲烷完全燃烧的化学方程式是________________。
【举一反三5】阅读下面科普短文。
天然气一般指蕴藏于地层中的气体混合物，主要成分如图所示。地壳中，目前已探明的天然气总储量超过200万亿m3。
天然气是低碳能源，作为燃料，产生相同热量时，用天然气替代煤炭可减排二氧化碳65.1%。天然气用于汽车燃油，还可以减少颗粒悬浮物的排效。
天然气可以压缩冷却成液化天然气运输、使用1 m3液化天然气可气化成625 m3天然气，用于居民生活中的烹调、取暖等。在送到用户之前，为便于泄漏检测，需要用硫醇等给天然气添加气味。
依据文章内容回答下列问题：
(1)天然气中含量最多的气体是____________，写出该气体完全燃烧的化学方程式：________________________。
(2)天然气相比于煤炭是低碳能源的原因是 ______________
________________。
(3)从微观角度解释1 m3液化天然气可气化成625 m3天然气的原因：_______________________。
【举一反三6】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，还可以制取氧气，用该装置制取氧气的化学方程式为　 　。
(2)实验前，用图乙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 　(填字母)。
A．
B．
C．
(3)甲烷难溶于水，密度比空气的小，实验室收集甲烷的方法是 　 　(写1种即可)。
(4)用装置丙验证甲烷的组成时，为保证安全，点燃前应先 　 。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．干燥的烧杯壁出现水雾
C．倒转烧杯，加入少量澄清石灰水，振荡后溶液变浑浊
【题型2】化石燃料燃烧对环境的影响
【典型例题】我国正在推广使用乙醇汽油。所谓乙醇汽油就是在汽油中加入适量乙醇(一般为10∶1)混合而成的一种燃料。下列有关的叙述错误的是(　　)
A.由玉米、高粱发酵可以制得乙醇
B.汽车使用乙醇汽油可以减少有害气体的排放
C.由石油可以制得汽油
D.乙醇汽油是一种新型的化合物
【举一反三1】煤燃烧时会闻到刺激性气味，这是因为煤成分中有下列元素中的(　　)
A.碳　 B.氢　 C.硅　 D.硫
【举一反三2】节约能源、保护环境是全社会应该倡导的生活方式。
(1)下列物质都可以用来作燃料：①煤；②氢气；③石油；④天然气。其中，最清洁的燃料是 ______(填序号)；该物质作为燃料的优点是_________________。
(2)硫酸型酸雨的形成主要经过以下两步：①二氧化硫在空气中被粉尘催化氧化得到三氧化硫；②三氧化硫与水化合形成硫酸(H2SO4)。其中反应②的化学方程式为 _________________。
(3)丙醇(化学式为C3H8O)是一种清洁燃料，它在一定量的氧气中燃烧的化学方程式可表示为C3H8O+4O22CO2+4H2O+X，生成物X的化学式为_______________。
【举一反三3】我国的二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。
(1)大气中的二氧化碳主要来自化石燃料的燃烧，化石燃料包括煤、　　　　 、天然气。
(2)化石燃料的燃烧会导致空气污染，下列气体属于空气污染物是　　　　。
A．CO B． C．
(3)发展“低碳”经济，提倡“低碳生活”，已成为社会发展的总趋势，为践行低碳行动，作为初中生的我们可以　　　　 。
(4)请从宏观与微观、定性与定量等角度描述化学式CO2的意义　　　　 （写三点即可）。
【举一反三4】阅读下面的短文并回答问题。
为应对CO2等温室气体引起的气候变化问题，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，我国提出争取2030年前达到碳达峰，2060年实现碳中和的目标。现阶段我国的能源结构以化石燃料为主，其燃烧释放出大量的CO2。通过植树造林、海洋封存、矿石碳化和综合利用等途径可降低大气中CO2浓度。
综合利用：工业上可以将CO2转化成甲醇(CH3OH)等资源，CO2和氢气在一定条件下生成甲醇和一种常见的液体氧化物。一定条件下，该反应在有、无分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示。
(1)化石燃料包括煤、__________、天然气。
(2)CO2可以封存在海洋里，但会引起海水酸化，体现出二氧化碳的性质是__________________。
(3)写出利用CO2合成甲醇的化学方程式：_________________，甲醇(CH3OH)中碳、氢、氧元素的质量比为________________。
(4)由图可知，为提高甲醇的产率，合成甲醇应选择的最佳条件为有分子筛膜、______________。
(5)下列说法正确的是______________(填字母)。
A．碳达峰、碳中和中的“碳”指的是碳单质
B．大气中CO2过多会导致温室效应，也会造成酸雨
C．植树造林是利用植物的光合作用吸收CO2，光合作用属于物理变化
D．推广使用太阳能、风能等新能源代替化石燃料，可以减少CO2的排放
【举一反三5】科技的发展，催生了许多新型化学工艺流程。
(1)上述流程对于解决能源问题有重大意义。
①反应Ⅰ的化学方程式为 。
②将氢能储存在_________(填化学式)中，解决了氢能源不便贮存和运输的问题。
(2)“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等措施使二氧化碳的排放总量和减少总量相当。上述流程中有利于实现“碳中和”，消耗二氧化碳的反应的化学方程式为 。
(3)我们的下列做法中，有利于实现“碳中和”的是 。
A.减少车辆接送，步行上学
B.正反两面书写，节约用纸
C.勤洗手勤换衣，讲究卫生
D.垃圾分类投放，回收利用
【题型3】制备氢气实验的探究
【典型例题】实验室常用锌与稀硫酸反应制取氢气(Zn+H2SO4══ZnSO4+H2↑)。用这种方法制取氢气，下列如图所示的实验操作正确的是(　　)
A.检查气密性
B.加入锌粒
C.加入稀硫酸
D.收集氢气
【举一反三1】实验室用锌与稀硫酸反应制取氢气时，下列相关实验操作正确的是（　　）
A.检查装置气密性
B.加入锌粒
C.加入稀硫酸
D.收集氢气
【举一反三2】实验室里，我们通常用锌与稀硫酸或稀盐酸反应来制取氢气，实验装置可从下列装置中选用，请回答下列问题：
(1)写出图中仪器①的名称：________________。
(2)实验室制取氢气时，可选择的发生装置为_______________。
(3)实验室制取氢气时，可用G装置收集氢气，进气口为_____________(填“a”或“b”)。
(4)实验室制取氢气时，通常选用装置D而不选用装置C收集氢气的理由是 _________________。
(5)实验室用锌粒和稀盐酸反应制取氢气时，用排空气法收集到的氢气是不纯净的，其中含有的杂质是________________；用排水集气法收集到的氢气也是不纯净的，其中含有的杂质是______________。
【举一反三3】如图是实验室常用的气体发生装置和收集装置。请回答下列问题：
(1)小花同学用高锰酸钾制取并收集O2进行铁丝燃烧实验，应选用装置　　　　(从A～G中选择)组合进行制取，该反应的化学方程式为　　　　　　。
(2)图2实验中，观察到发出白光后铁丝并未燃烧，原因是　　　　　　。
(3)选用发生装置C制取氧气平缓地通入图3中，观察到　　　　 ，证明可燃物燃烧需要的条件是　　　　 。
(4)用装置D制氢气时，装入试剂后，让反应开始发生的操作是　　　　 。进行图4实验，验纯后点燃H2，罩干冷烧杯的目的是　　　　 。
【题型4】常见能源及其分类
【典型例题】下列属于不可再生能源的是(　　)
A.氢能 B.太阳能 C.化石能源 D.风能
【举一反三1】天然气、沼气、可燃冰的主要成分都是甲烷，下列说法错误的是(　　)
A.合理开发可燃冰可以有效缓解能源危机
B.沼气是可再生能源
C.天然气不属于化石能源
D.在一定条件下，当甲烷与空气达到一定比例时会发生爆炸
【举一反三2】“碳捕捉与封存”是我国的一项先进技术。我国能源消耗的70%来自于煤炭。运用“碳捕捉与封存”技术，燃烧产生的CO2将不会进入大气。
（1）煤炭属于 　　　　　 　（填”可再生”或”不可再生”）能源。
（2）“碳捕捉与封存”技术有利于控制 　　　　　 　的加剧。
（3）将分离聚集的CO2压入地下的过程中，分子间隔会 　　　　　　。将CO2封入蓄水层中发生反应化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　 　。
（4）被封存起来的CO2的用途有 　　　　　　　　　　　　　 　（写一种）。
【举一反三3】北京冬奥会体现了“绿色奥运”和“科技奥运”。
(1)火炬“飞扬”使用了氢燃料，符合零碳理念，写出氢气燃烧的化学方程式　　　　
(2)北京冬奥场馆为实现100%绿色用电，充分利用了周边的风能、太阳能等清洁能源转化为绿电。下列发电方式不属于绿电的有　　　　（填序号）。
①生物质能发电　　②火力发电　　③潮汐能发电
(3)科技防疫成就了精彩奥运。张家口赛区10万台使用自然超粒子技术的空气消毒机，在赛时不间断消毒杀菌，该过程发生了　　　　（填“物理”或“化学”）变化。
(4)为保障冬奥会，我国使用全球领先的石墨烯（单层石墨片）纺织物柔性发热材料。石墨烯属于　　　　（填序号）。
①单质　　②氧化物　　③混合物
【举一反三4】阅读下列科技短文并回答相关问题。
　　近年来，我国聚焦新能源汽车领域，把发展新能源汽车作为推动制造业转型升级、提质增量的重要抓手。
　　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。燃油汽车的燃料燃烧不仅产生大量二氧化碳，还会释放一氧化碳等有害物质。发展新能源汽车是降低燃料消耗量、改善大气环境的重要举措。2021～2023年，我国不同动力类型汽车销量占比见图甲。
纯电动汽车因其能源利用率高、结构简单、噪音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亚铁锂电池使用寿命的影响，结果如图乙（容量保持率越高，代表电池使用寿命越长）。
（1）目前国内主要用压缩天然气、液化气、乙醇汽油作燃油汽车的替代燃料。乙醇属于　　　　（填“可再生能源”或“不可再生能源”）。
(2)纯电动汽车的优点有　　　　　　（写出一条即可）。
(3)天然气的主要成分是甲烷，写出其在氧气中充分燃烧的化学反应方程式：　　　　　　。
(4)根据短文，下列说法不正确的是　　　　（填字母）。
A．使用燃油汽车会造成空气污染
B．2021～2023年，我国燃油汽车和纯电动汽车的销量占比均逐年增加
C．新能源汽车有助于减少空气污染和温室气体排放
D．电池使用寿命随放电倍率先降低后增大；放电倍率相同时添加2-CNT导电剂的电池使用寿命更短
【题型5】能源的综合利用
【典型例题】下列传统工艺过程中，主要发生化学变化的是（　　）
A.雕刻木版年画
B.酿制糯米酒
C.剪裁丝绸布料
D.石油分馏得到汽油
【举一反三1】2024年环境日主题是“全面推进美丽中国建设”。下列做法不利于保护环境的是（　　）
A.垃圾分类回收，循环利用资源
B.大力植树造林，增加植被面积
C.大量燃放烟花，增加节日气氛
D.推广清洁能源使用，减小环境污染
【举一反三2】政府工作报告中指出：要控制化石能源消费，改善生态环境质量。下列说法不正确的是(　　)
A.推动煤炭清洁高效利用
B.推广使用新能源汽车
C.建设风力光伏发电项目
D.提高天然气使用占比
【举一反三3】能源、环境与人类的生活和社会发展密切相关。
(1)2020年9月，中国向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。为减缓大气中二氧化碳含量的增加，下列措施可行的是________________(填字母)。
a.植树造林
b.开发和利用太阳能、水能、风能等新能源
c.禁止使用煤、石油、天然气等化石燃料
d.发展公共交通
(2)近年我国科学家合成了一种新型催化剂，可将二氧化碳和氢气转化为清洁的液体燃料甲醇(CH3OH)和水，该反应的化学方程式为 __________________________。
(3)城镇家庭经常用罐装液化石油气做燃料，烹调结束，关闭燃气灶阀门利用的灭火原理是________。
(4)在汽油中加入适量乙醇作为燃料的优点____________(写一点)。
【举一反三4】氢能具有广阔的发展前景，安全高效的制氢和储氢是氢能成为主要能源的关键。
(1)电解水制氢气可用铁作电极，是利用了铁的 　 　。氢气在与电源 　 　极相连的电极上产生。
(2)高压气态储氢是通过恒温高压将氢气储存在压力容器中，从微观角度解释此过程主要发生改变的是 　 　 。
(3)氢化物储氢是利用氢气与金属(如Al)反应生成金属氢化物(如AlH3)，从而进行氢的储存，该过程属于 　 　 (填“物理变化”或“化学变化”)。
(4)活性炭具有很多的微孔结构，可用作储氢材料，这是利用活性炭的 　 　性。
(5)我国科学家实现了天然气(CH4)制氢的突破，在400 ℃条件下，将天然气与水蒸气直接转化为氢气与二氧化碳。请写出该反应的化学方程式 　 　。
(6)氢气是理想的清洁能源，原因是 　 　。
【举一反三5】阅读科普材料，用所学化学知识回答下列问题。
现代社会依赖化石燃料，如石油和天然气。然而，化石燃料不仅终将会被耗尽，也会引发如全球变暖等环境问题。因此，我们需要新一代能源来摆脱对化石燃料的依赖，在我们对新能源的期待中，燃料电池登场了。
许多人都学习过电解水这一科学实验，即对水通电以获得气态的氢气(H2)和氧气(O2)。燃料电池扭转了这一反应，它让氢气和氧气发生反应来获取电能。
燃料电池有望成为一种绿色能源，因为其唯一的生成物是水H2O。然而，尽管有“电池”之名，燃料电池却并不能像锂电池那样可以储存电能。由于能够直接以氢气作为燃料来发电，燃料电池还有“小型发电厂”之称。
——(节选自《科学世界》)
(1)写出燃料电池中氢气和氧气在一定条件下发生反应来获取电能的化学方程式：　 ，该反应属于 　 　 (填基本反应类型)反应。
(2)燃料电池工作时将化学能转化为 　 　。
(3)燃料电池有望成为一种绿色能源的原因：　 　。

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