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/ 让教学更有效 高效备课 | 化学学科
第二节 化石燃料的利用
一、知识目标
1.能准确说出化石燃料的主要成分、形成过程及不可再生性，了解煤的焦化、液化、气化等综合利用方式以及石油分馏的产物和用途。
2.通过分析相关图表，掌握从图表中获取信息、分析问题的能力，学会运用对比、归纳的方法分析物质的性质与用途
3.能根据不同场景，综合考虑多种因素选择合适的燃料。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识化石燃料的种类、性质和用途，从微观角度理解化石燃料的形成过程和燃烧原理。
2.证据推理与模型认知：通过分析化石燃料燃烧产物对比图、燃料选择数据表等，学会从图表中提取有效信息并进行分析推理；在“选择合适燃料”的探究活动中，运用对比、归纳方法设计方案，培养基于证据得出结论的科学探究能力。
3.科学探究与创新意识：体会化石燃料综合利用对社会发展的重要意义，树立节约能源、合理利用资源的意识，认识到清洁能源开发对环境保护和可持续发展的重要性。
一、教学重点
1.化石燃料的形成、成分、综合利用方式
2.燃料选择的考虑因素
二、教学难点
1.理解石油分馏的原理
2认识化石燃料对环境的影响及清洁能源的开发利用
一、化石燃料的燃烧
1.什么是化石燃料？它属于可再生能源还是不可再生能源？
答案：化石燃料是古代生物的遗骸埋在地下后，在空气不足、高温高压条件下经长期复杂变化形成的燃料，主要包括 ，属于 能源。
2.化石燃料主要包含哪些元素？
答案：三种化石燃料的成分中，都包含 、 、 和 等，部分燃料（如煤、汽油、煤油等）还含有少量 。
3.煤、石油、天然气在燃烧时的污染排放情况有什么差异？
答案：在污染物（粉尘颗粒、 、氮氧化物）和温室气体（ ）排放上，煤炭排放量显著高于石油，石油又高于天然气，整体来看天然气是三者中污染最小的化石燃料。
4.天然气为什么被称为清洁能源？它的主要成分是什么？
答案：天然气的主要成分是 ，其燃烧时污染物和温室气体排放量在三种化石燃料中 ，能显著改善汽车尾气污染，因此被称为清洁能源。
二、化石燃料的综合利用
1.石油分馏的原理是什么？属于物理变化还是化学变化？分馏能得到哪些主要产物？
答案：石油分馏是利用石油中各成分 ，将其加热至 400℃~500℃使其汽化，再在分馏塔中按沸点差异分离的方法，属于 ；主要产物有石油气、汽油、航空煤油、柴油、润滑油、重油、沥青等。
2.为什么石油被称为 “工业的血液”？它除了作为燃料，还能转化为哪些产品？
答案：因为化学家以石油为原料开创了石油化学工业，石油不仅是优质能量来源，还是宝贵化工资源；除燃料外，通过改变分子结构（大分子断裂、小分子重组），石油可转化为 、 、 、药物、染料等。
3.我国能源资源现状是怎样的？煤的综合利用主要有哪几种方式？
答案：我国能源资源现状是 “ ”，煤炭储量占我国化石能源总储量的 90% 以上；煤的综合利用主要有 、 和 三种方式，产物可作为 、 、合成材料及冶金等领域的重要原料。
4.金刚石和石墨都是碳单质，为什么物理性质差异巨大？
答案：因为它们的 不同。
5.未来燃料发展的重要方向是什么？为实现可持续发展，科学家探索了哪些清洁能源？
答案：未来燃料发展的重要方向是 、 ；科学家探索的清洁能源包括 、 、 、地热能、潮汐能、生物质能和核能等。
一、新课引入
活动一：新课导入
问题：在日常的生产生活中，你能说出哪些常见的燃料呢？
二、化石燃料的燃烧
活动一：化石燃料的形成
问题：我们常见的燃料有柴草、木炭、煤、汽油、柴油、天然气、管道煤气、酒精等，其中哪些是化石燃料呢？化石燃料又是怎样形成的呢？
活动二：化石燃料的燃烧
问题：煤、石油、天然气燃烧的产物是什么？世界上多数国家利用的能量主要来自哪里？
活动三：石油的分馏
问题：石油分馏的原理是什么？石油分馏属于什么变化？石油分馏能得到哪些产物？
活动四：石油的分馏
问题：观察教材中三大化石燃料的燃烧产物对比数据图，思考在污染物排放、温室气体排放和整体污染程度方面，煤、石油、天然气有什么差异？
活动五：选择合适的燃料
问题：在选择燃料时要综合考虑哪些方面的因素呢？并根据教材表格中的数据，讨论烧烤食物、家庭做饭、冬季住宅供暖分别可选择什么燃料及理由。
问题：烧烤食物可选择木炭的原因是什么？
问题：家庭做饭时常用天然气的原因是什么？
问题：冬季住宅供暖，城市集中供暖可选择煤炭的原因是什么？
典例1：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
典例2：合理利用化石能源，是人类不断探索的课题。如图所示为某城市家用燃料的发展历程（括号内为燃料的主要成分）。下列有关说法不正确的是
蜂窝煤（C）→液化石油气（C3H8）→管道煤气（CO、H2、CH4）→天然气（CH4）
A．煤、天然气都属于不可再生能源
B．等质量的甲烷和液化石油气所含分子个数相等
C．以上燃料燃烧时均放出热量
D．燃料越来越清洁、安全
三、化石燃料的综合利用
活动六：石油——工业的血液
问题：为什么人们把石油称为“工业的血液”？石油是如何被转化为其他化工产品的？
活动七：煤——工业的“粮食”
问题：我国煤炭资源的现状如何？煤的综合利用主要有哪些方式？这些方式的产物有什么用途？
活动八：
清洁能源
问题：有哪些清洁能源？这些清洁能源各有什么优势和挑战？
典例1：下列有关能源利用的说法错误的是
A．电动汽车使用的电能都来自可再生能源
B．石油炼制可得到汽油、煤油和柴油
C．可燃冰的利用有利于缓解传统化石能源的短缺
D．煤燃烧产生的二氧化硫会导致酸雨的形成
典例2：碳单质存在的形式多种多样，除了金刚石、石墨之外，科学家们又相继发现了一些新的碳单质，如、、等。下列对于碳单质的认识中，正确的是
A．石墨转化为金刚石属于物理变化
B．金刚石、石墨、结构相同
C．所有的碳单质都能导电
D．、、等碳单质是一种未来革命性材料
化石燃料的燃烧
（一）化石燃料的种类
类别 主要成分 形成过程 核心特性
煤 、氧、氮等 古代植物遗体经长期高温高压复杂变化形成 、 、廉价易储运，燃烧污染较大
石油 等 古代海洋动植物遗体经地壳深处压力和地热作用转化形成 、 ，需分馏利用
天然气 （CH ） 与石油形成过程类似 、 、清洁能源，燃烧污染最小
化石燃料的燃烧与利用
利用方式 原理 / 过程 产物 / 用途 能量转化
直接燃烧 与氧气反应释放热量 二氧化碳、水，含硫氮燃料还产生 、氮氧化物 化学能→热能（可进一步转化为电能等）
石油分馏 依据不同成分 分离，属于 变化 石油气、汽油、航空煤油、柴油、润滑油、沥青等 -
选择燃料的因素 综合考虑热值、点燃难度、清洁度、安全性、获取成本、储存运输便利性等 - -
化石燃料的危害
危害类型 具体表现 应对措施
环境污染 燃烧产生粉尘、 、氮氧化物等污染物 研发清洁利用技术，推广清洁能源
温室效应 排放 ，导致全球气温上升 减少化石燃料使用，实现低碳转型
资源短缺 ，需求增长加剧短缺 化石燃料综合利用，开发替代能源
二、化石燃料的综合利用
（一）化石燃料的利用
原料 综合利用方式 产物及用途
石油（工业的血液） 大分子断裂为小分子，再重组 、 、 、药物、染料等
煤（工业的粮食） （隔绝空气加强热） （金属冶炼）、 （化工原料）、焦炉气（燃料）
煤 （高温高压催化加氢） 、煤油、柴油等液体燃料
煤 （氧气不足不充分燃烧） CO、H 、CH 等燃料气和化工原料
（二）清洁能源
能源类型 优势 挑战 发展方向
氢能 零排放、效率高 储存难、成本高 技术突破降低成本
太阳能 可再生、无污染 转化效率低、受天气影响 提升转化技术
风能 可再生、成本低 不稳定、占地广 优化布局与储能技术
生物质能 废物利用、环保 产量低、周期长 规模化生产
总体趋势 - - 、 ，2030 年大幅减碳，2050 年实现净零排放
（三）碳和碳单质
碳单质 结构特点 物理性质 主要用途
金刚石 原子排列紧密 大 切割、钻探
石墨 层状结构 质软、有滑腻感、导电 电极、润滑剂
C60 足球状结构 特殊物理化学性质 超导、催化、材料、医学等领域
活性炭 疏松多孔 强 性 防毒面具、水净化、除味等
1.坚定不移走生态优先、绿色发展之路，要打好节能减排和环境治理攻坚战。下列做法与此不相符的是
A．推广新能源汽车的使用
B．鼓励烧烤摊露天经营
C．合理使用农药、化肥以保护水生生态系统
D．老城区积极进行雨污分离管网改造
2．运载火箭的代际不同，其推进剂组合也不相同，如图所示。下列说法不正确的是
A．第一代推进剂主要是火药，火药中含有硫磺、硝酸钾、木炭等，它是混合物
B．第二代推进剂主要采用和，在点燃条件下可能生成和水
C．第三代推进剂主要以液氧煤油为主，煤油可以通过石油分馏这一化学变化获得
D．第四代推进剂以液氢液氧为代表，采用液氢、液氧作为动力来源更加环保清洁
考点1化石燃料的燃烧
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
2．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
3．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
考点2 化石燃料的综合利用
4.下图为我国某地环境监测站2012年和2022年记录的大气中的浓度数据，下列说法正确的是
A．2022年该地大气中已经没有
B．2012年2月和2022年2月浓度差异最小
C．2012年冬季大气中浓度明显高于其他季节
D．煤的使用有利于减少的排放
5．天然气是家庭常用燃料。下列说法正确的是
A．天然气属于可再生能源 B．天然气是比煤炭更清洁的燃料
C．天然气的成分是和 D．燃气灶的火焰呈黄色时需调小进风口
6.下列说法错误的是
A．金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质
B．相同元素的粒子一定具有相同的质子数
C．地壳中元素含量最多的金属元素是Si
D．氧化镁是由Mg2+和O2-构成的
7.2024年政府工作报告中提出新的要求：“深入践行绿水青山就是金山银山的理念，协同推进降碳、减污、扩绿、增长，建设人与自然和谐共生的美丽中国。推动生态环境综合治理。”下列措施与此报告精神不符的是
A．工业废气、废水可任意排放
B．垃圾分类回收处理，充分利用资源
C．农业上改漫灌为喷灌或滴灌，有利于保护水资源
D．开发和利用太阳能、氢能等新能源
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第二节 化石燃料的利用
一、知识目标
1.能准确说出化石燃料的主要成分、形成过程及不可再生性，了解煤的焦化、液化、气化等综合利用方式以及石油分馏的产物和用途。
2.通过分析相关图表，掌握从图表中获取信息、分析问题的能力，学会运用对比、归纳的方法分析物质的性质与用途
3.能根据不同场景，综合考虑多种因素选择合适的燃料。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识化石燃料的种类、性质和用途，从微观角度理解化石燃料的形成过程和燃烧原理。
2.证据推理与模型认知：通过分析化石燃料燃烧产物对比图、燃料选择数据表等，学会从图表中提取有效信息并进行分析推理；在“选择合适燃料”的探究活动中，运用对比、归纳方法设计方案，培养基于证据得出结论的科学探究能力。
3.科学探究与创新意识：体会化石燃料综合利用对社会发展的重要意义，树立节约能源、合理利用资源的意识，认识到清洁能源开发对环境保护和可持续发展的重要性。
一、学习重点
1.化石燃料的形成、成分、综合利用方式
2.燃料选择的考虑因素
二、学习难点
1.理解石油分馏的原理
2认识化石燃料对环境的影响及清洁能源的开发利用
一、化石燃料的燃烧
1.什么是化石燃料？它属于可再生能源还是不可再生能源？
答案：化石燃料是古代生物的遗骸埋在地下后，在空气不足、高温高压条件下经长期复杂变化形成的燃料，主要包括煤、石油、天然气，属于不可再生能源。
2.化石燃料主要包含哪些元素？
答案：三种化石燃料的成分中，都包含碳元素（C）、氢元素（H）、氧元素（O）和氮元素（N）等，部分燃料（如煤、汽油、煤油等）还含有少量硫元素。
3.煤、石油、天然气在燃烧时的污染排放情况有什么差异？
答案：在污染物（粉尘颗粒、二氧化硫、氮氧化物）和温室气体（二氧化碳）排放上，煤炭排放量显著高于石油，石油又高于天然气，整体来看天然气是三者中污染最小的化石燃料。
4.天然气为什么被称为清洁能源？它的主要成分是什么？
答案：天然气的主要成分是甲烷，其燃烧时污染物和温室气体排放量在三种化石燃料中最低，能显著改善汽车尾气污染，因此被称为清洁能源。
二、化石燃料的综合利用
1.石油分馏的原理是什么？属于物理变化还是化学变化？分馏能得到哪些主要产物？
答案：石油分馏是利用石油中各成分沸点不同，将其加热至 400℃~500℃使其汽化，再在分馏塔中按沸点差异分离的方法，属于物理变化；主要产物有石油气、汽油、航空煤油、柴油、润滑油、重油、沥青等。
2.为什么石油被称为 “工业的血液”？它除了作为燃料，还能转化为哪些产品？
答案：因为化学家以石油为原料开创了石油化学工业，石油不仅是优质能量来源，还是宝贵化工资源；除燃料外，通过改变分子结构（大分子断裂、小分子重组），石油可转化为塑料、合成橡胶、合成纤维、药物、染料等。
3.我国能源资源现状是怎样的？煤的综合利用主要有哪几种方式？
答案：我国能源资源现状是 “富煤、贫油、少气”，煤炭储量占我国化石能源总储量的 90% 以上；煤的综合利用主要有焦化、液化和气化三种方式，产物可作为化肥、农药、合成材料及冶金等领域的重要原料。
4.金刚石和石墨都是碳单质，为什么物理性质差异巨大？
答案：因为它们的碳原子排列方式不同。
5.未来燃料发展的重要方向是什么？为实现可持续发展，科学家探索了哪些清洁能源？
答案：未来燃料发展的重要方向是清洁化、低碳化；科学家探索的清洁能源包括氢能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能和核能等。
一、新课引入
活动一：新课导入
问题：在日常的生产生活中，你能说出哪些常见的燃料呢？
答案：柴草、木炭、煤、汽油、柴油、天然气、管道煤气、酒精等。
二、化石燃料的燃烧
活动一：化石燃料的形成
问题：我们常见的燃料有柴草、木炭、煤、汽油、柴油、天然气、管道煤气、酒精等，其中哪些是化石燃料呢？化石燃料又是怎样形成的呢？
答案：化石燃料包括煤、石油和天然气。化石燃料是由远古时代的生物体被埋入地下后，经过亿万年的时间，在地球内部的热量和压力的作用下缓慢形成的。煤炭是由植物残体经过长时间分解而形成的；石油和天然气则是由海洋动物和植物的遗体，在地壳深处被压力和地热作用转化而成的。并且它们都是不可再生资源，这些化石燃料的成分中，都包含了最基本的碳元素 (C)、氢元素 (H)、氧元素 (O) 和氮元素 (N) 等。
活动二：化石燃料的燃烧
问题：煤、石油、天然气燃烧的产物是什么？世界上多数国家利用的能量主要来自哪里？
答案：煤、石油、天然气燃烧生成二氧化碳 (CO2) 和水 (H2O)，并释放能量。世界上多数国家利用的能量（如热能、电能等）主要来自化石燃料的燃烧，例如在我国，很大一部分电能是由煤燃烧产生的热能转化而来的。煤、石油、天然气等化石燃料主要是由碳氢化合物组成，燃烧时生成 CO2 和 H2O 并释放能量，但同时也带来了一些问题。
活动三：石油的分馏
问题：石油分馏的原理是什么？石油分馏属于什么变化？石油分馏能得到哪些产物？
答案：石油分馏是将石油中几种不同沸点的混合物分离的一种方法，属于物理变化。工业上先将石油加热至 400 C 500 C 之间，使其变成蒸气后输进分馏塔。在分馏塔中，位置愈高，温度愈低。石油蒸气在上升途中会逐步液化，冷却及凝结成液体馏分。分子较小、沸点较低的气态馏份则慢慢地沿塔上升，在塔的高层凝结；分子较大、沸点较高的液态馏份在塔底凝结。石油分馏能得到燃料气、液化石油气、轻油、煤油、柴油、润滑油、蜡、沥青及重油等产物。
活动四：石油的分馏
问题：观察教材中三大化石燃料的燃烧产物对比数据图，思考在污染物排放、温室气体排放和整体污染程度方面，煤、石油、天然气有什么差异？
答案：在粉尘颗粒、二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳这几种污染物的排放上，煤炭的排放量显著高于石油，石油又高于天然气。煤炭燃烧产生的温室气体最多，石油次之，天然气最少。从污染物和温室气体的综合排放来看，煤炭的污染程度最高，石油次之，天然气是三者中污染最小的化石燃料。煤、汽油、煤油、柴油和液化石油气等燃料除了含有碳、氢元素外，还含有少量的硫、氮元素，燃烧生成二氧化硫和氮氧化物，会污染空气。天然气的主要成分是甲烷，是一种清洁能源，用压缩天然气 (CNG) 驱动汽车，能够显著改善汽车尾气带来的污染现象。
活动五：选择合适的燃料
问题：在选择燃料时要综合考虑哪些方面的因素呢？并根据教材表格中的数据，讨论烧烤食物、家庭做饭、冬季住宅供暖分别可选择什么燃料及理由。
答案：选择燃料要考虑能释放多少能量、是否易于点燃、是否生成污染性气体、是否能稳定地燃烧、是否容易获取、价格是多少、使用是否安全、是否易储存和运输、会产生多少烟、会剩下多少灰烬等因素。
问题：烧烤食物可选择木炭的原因是什么？
答案：因为木炭点燃难度适中，且燃烧时能持续提供热量，适合烧烤这种需要稳定热量的场景；木炭燃烧时比较干净，不会像煤炭那样产生大量脏污的烟尘，能减少对食物和环境的污染；木炭使用时安全性较高，不会像燃料酒精那样易燃引发火灾，也不会像天然气那样存在泄漏爆炸的风险；木炭可袋装后通过汽车运输，在烧烤场景中便于携带和使用。
问题：家庭做饭时常用天然气的原因是什么？
答案：因为天然气点燃容易，燃烧时干净，不会对厨房环境造成过多污染；通过专用管道运输，供应稳定，能满足城市居民日常做饭对便捷性和清洁性的需求；虽然存在泄漏爆炸风险，但只要规范使用燃气设备，安全性是有保障的。
问题：冬季住宅供暖，城市集中供暖可选择煤炭的原因是什么？
答案：因为煤炭安全性较高，燃烧时能释放大量热量，虽然点燃难度稍大、燃烧有一定污染，但能满足居民住房冬季供暖的基本需求，且供能稳定资源充足，对供暖设施的要求相对较低；乡村“煤改气”可选择天然气，因为天然气清洁无污染、燃烧效率高，但成本高、依赖管网。
典例1：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
【详解】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。
典例2：合理利用化石能源，是人类不断探索的课题。如图所示为某城市家用燃料的发展历程（括号内为燃料的主要成分）。下列有关说法不正确的是
蜂窝煤（C）→液化石油气（C3H8）→管道煤气（CO、H2、CH4）→天然气（CH4）
A．煤、天然气都属于不可再生能源
B．等质量的甲烷和液化石油气所含分子个数相等
C．以上燃料燃烧时均放出热量
D．燃料越来越清洁、安全
【答案】B
【详解】A、煤、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，说法正确，不符合题意；
B、甲烷的相对分子质量为，液化石油气的相对分子质量为，则等质量的甲烷和液化石油气所含分子个数，说法错误，符合题意；
C、所有燃料燃烧均为放热反应，释放热量，说法正确，不符合题意；
D、从蜂窝煤到天然气，燃料的发展趋势是越来越清洁和安全，天然气燃烧产生的污染物较少，说法正确，不符合题意。
故选：B。
三、化石燃料的综合利用
活动六：石油——工业的血液
问题：为什么人们把石油称为“工业的血液”？石油是如何被转化为其他化工产品的？
答案：因为化学家和化学工程师们以石油为原料，开创了辉煌的石油化学工业，把石油转化成塑料、合成橡胶、合成纤维、药物和染料等，我们的生活已经离不开石油化工产品，所以人们把石油称为“工业的血液”。他们改变石油中的分子，使大分子断裂为小分子，再将小分子按需要组合成大分子，从而把石油转化成各种化工产品。石油在工业生产中有着广泛的应用，对社会发展起着重要的作用，石油化工产品已经渗透到我们生活的方方面面。
活动七：煤——工业的“粮食”
问题：我国煤炭资源的现状如何？煤的综合利用主要有哪些方式？这些方式的产物有什么用途？
答案：我国煤炭储量占我国化石能源总储量的 90 以上，占我国总能源消费中的 70 左右。煤的综合利用主要有煤的焦化、液化和气化。煤焦化的产物有焦炭、煤焦油、焦炉气，可用于金属冶炼、制造电极、作为化工原料等；煤气化的产物有 CO、H2、CH4、CO2 等，可作为燃料气、化工原料；煤液化的产物有汽油、煤油、柴油等液体燃料。煤的综合利用可以提高煤炭的利用效率，减少环境污染，其产物是化肥、农药、合成材料及冶金等领域的重要原料。
活动八：清洁能源
问题：有哪些清洁能源？这些清洁能源各有什么优势和挑战？
答案：清洁能源有氢能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能和核能等。氢能的优势是零排放、效率高，挑战是储存难、成本高；太阳能的优势是可再生、无污染，挑战是受天气影响、转化低；风能的优势是可再生、成本低，挑战是不稳定、占地广；生物质能的优势是废物利用、环保，挑战是产量低、周期长。开发和利用清洁能源对于环境保护和可持续发展具有重要意义，但目前这些清洁能源在应用过程中还存在一些挑战，需要我们不断地进行技术创新和改进。
典例1：下列有关能源利用的说法错误的是
A．电动汽车使用的电能都来自可再生能源
B．石油炼制可得到汽油、煤油和柴油
C．可燃冰的利用有利于缓解传统化石能源的短缺
D．煤燃烧产生的二氧化硫会导致酸雨的形成
【答案】A
【详解】A、电动汽车使用的电能来源多样，并非全部来自可再生能源（如风能、太阳能）。在许多地区，电能主要来自化石燃料（如煤、天然气）或核能，这些都不是可再生能源。因此，该说法过于绝对，故A符合题意；
B、石油分馏可得到汽油、煤油、柴油，故B不符合题意；
C、可燃冰（主要成分为甲烷水合物）是一种新型能源，其开发和利用可以减少对石油、煤等传统化石能源的依赖，有助于缓解能源短缺问题，故C不符合题意；
D、煤中含有硫元素，燃烧时会产生二氧化硫，二氧化硫是酸雨的主要成因之一，故D不符合题意。
故选A。
典例2：碳单质存在的形式多种多样，除了金刚石、石墨之外，科学家们又相继发现了一些新的碳单质，如、、等。下列对于碳单质的认识中，正确的是
A．石墨转化为金刚石属于物理变化
B．金刚石、石墨、结构相同
C．所有的碳单质都能导电
D．、、等碳单质是一种未来革命性材料
【答案】D
【详解】A、石墨和金刚石是两种不同的物质，石墨转化为金刚石有新物质生成，属于化学变化，说法错误，故不符合题意。
B、从图中可知，金刚石是立体网状结构，石墨是层状结构，C60是足球结构，它们的结构不同，说法错误，故不符合题意。
C、不是所有碳单质都能导电，例如金刚石不能导电，说法错误，故不符合题意。
D、C60、C70、C90等碳材料具有特殊的结构和性质，在材料科学等领域有很大的应用潜力，是一种未来革命性材料，说法正确，故符合题意。
故选：D。
化石燃料的燃烧
（一）化石燃料的种类
类别 主要成分 形成过程 核心特性
煤 碳、氢、氧、氮等 古代植物遗体经长期高温高压复杂变化形成 固态、不可再生、廉价易储运，燃烧污染较大
石油 碳氢化合物等 古代海洋动植物遗体经地壳深处压力和地热作用转化形成 液态、不可再生，需分馏利用
天然气 甲烷（CH ） 与石油形成过程类似 气态、不可再生、清洁能源，燃烧污染最小
化石燃料的燃烧与利用
利用方式 原理 / 过程 产物 / 用途 能量转化
直接燃烧 与氧气反应释放热量 二氧化碳、水，含硫氮燃料还产生二氧化硫、氮氧化物 化学能→热能（可进一步转化为电能等）
石油分馏 依据不同成分沸点差异分离，属于物理变化 石油气、汽油、航空煤油、柴油、润滑油、沥青等 -
选择燃料的因素 综合考虑热值、点燃难度、清洁度、安全性、获取成本、储存运输便利性等 - -
化石燃料的危害
危害类型 具体表现 应对措施
环境污染 燃烧产生粉尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物 研发清洁利用技术，推广清洁能源
温室效应 排放二氧化碳，导致全球气温上升 减少化石燃料使用，实现低碳转型
资源短缺 不可再生，需求增长加剧短缺 化石燃料综合利用，开发替代能源
二、化石燃料的综合利用
（一）化石燃料的利用
原料 综合利用方式 产物及用途
石油（工业的血液） 大分子断裂为小分子，再重组 塑料、合成橡胶、合成纤维、药物、染料等
煤（工业的粮食） 焦化（隔绝空气加强热） 焦炭（金属冶炼）、煤焦油（化工原料）、焦炉气（燃料）
煤 液化（高温高压催化加氢） 汽油、煤油、柴油等液体燃料
煤 气化（氧气不足不充分燃烧） CO、H 、CH 等燃料气和化工原料
（二）清洁能源
能源类型 优势 挑战 发展方向
氢能 零排放、效率高 储存难、成本高 技术突破降低成本
太阳能 可再生、无污染 转化效率低、受天气影响 提升转化技术
风能 可再生、成本低 不稳定、占地广 优化布局与储能技术
生物质能 废物利用、环保 产量低、周期长 规模化生产
总体趋势 - - 清洁化、低碳化，2030 年大幅减碳，2050 年实现净零排放
（三）碳和碳单质
碳单质 结构特点 物理性质 主要用途
金刚石 原子排列紧密 硬度大 切割、钻探
石墨 层状结构 质软、有滑腻感、导电 电极、润滑剂
C60 足球状结构 特殊物理化学性质 超导、催化、材料、医学等领域
活性炭 疏松多孔 强吸附性 防毒面具、水净化、除味等
1.坚定不移走生态优先、绿色发展之路，要打好节能减排和环境治理攻坚战。下列做法与此不相符的是
A．推广新能源汽车的使用
B．鼓励烧烤摊露天经营
C．合理使用农药、化肥以保护水生生态系统
D．老城区积极进行雨污分离管网改造
【答案】B
【详解】A、推广新能源汽车的使用，既能节约化石能源，又能减少污染物的排放，故选项做法正确；
B、烧烤摊露天经营，会产生大量的空气污染物，加重空气污染，故选项做法不正确；
C、合理使用农药、化肥，既能提高粮食产量，又能减少环境污染，保护水生生态系统，故选项做法正确；
D、老城区积极进行雨污分离管网改造，有利于水资源的充分利用，减少水污染，故选项做法正确。
故选B。
2．运载火箭的代际不同，其推进剂组合也不相同，如图所示。下列说法不正确的是
A．第一代推进剂主要是火药，火药中含有硫磺、硝酸钾、木炭等，它是混合物
B．第二代推进剂主要采用和，在点燃条件下可能生成和水
C．第三代推进剂主要以液氧煤油为主，煤油可以通过石油分馏这一化学变化获得
D．第四代推进剂以液氢液氧为代表，采用液氢、液氧作为动力来源更加环保清洁
【答案】C
【详解】A、火药中含有硫磺、硝酸钾、木炭等多种物质，由多种物质组成的物质属于混合物，所以火药是混合物，故选项说法正确；
B、N2O4和C2H8N2中含有碳、氢、氮、氧四种元素，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，在点燃条件下反应可能生成CO2、N2和水，故选项说法正确；
C、石油分馏是利用石油中各成分沸点不同进行分离的过程，在这个过程中没有新物质生成，属于物理变化，而不是化学变化，故选项说法错误；
D、液氢、液氧反应生成水，水对环境无污染，所以采用液氢、液氧作为动力来源更加环保清洁，故选项说法正确。
故选C。
考点1化石燃料的燃烧
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
【详解】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。
2．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
【详解】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。
3．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
【详解】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。
考点2 化石燃料的综合利用
4.下图为我国某地环境监测站2012年和2022年记录的大气中的浓度数据，下列说法正确的是
A．2022年该地大气中已经没有
B．2012年2月和2022年2月浓度差异最小
C．2012年冬季大气中浓度明显高于其他季节
D．煤的使用有利于减少的排放
【答案】C
【详解】A、从图中可以看到，2022 年大气中SO2浓度数值不为 0 ，说明大气中是有SO2 存在的，A 选项错误；
B、观察图中数据，对比 2012 年 2 月和 2022 年 2 月SO2 浓度，二者差异较大，并非差异最小，B 选项错误；
C、冬季一般指 12、1、2 月，从图中明显看出 2012 年这几个月SO2浓度值较高，明显高于其他季节，C 选项正确；
D、煤中往往含有硫元素，燃烧煤会产生SO2 ，会增加SO2 的排放，而不是减少，D 选项错误。
故选C。
5．天然气是家庭常用燃料。下列说法正确的是
A．天然气属于可再生能源 B．天然气是比煤炭更清洁的燃料
C．天然气的成分是和 D．燃气灶的火焰呈黄色时需调小进风口
【答案】B
【详解】A、天然气是化石燃料，形成需数百万年，属于不可再生能源，错误；
B、天然气燃烧产物主要为CO2和H2O，而煤炭燃烧会释放SO2等污染物，因此天然气更清洁，正确；
C、天然气主要成分是甲烷（CH4），CO和H2是水煤气成分，错误；
D、火焰呈黄色说明燃烧不充分，应调大进风口以增加氧气，而非调小，错误。
故选B。
6.下列说法错误的是
A．金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质
B．相同元素的粒子一定具有相同的质子数
C．地壳中元素含量最多的金属元素是Si
D．氧化镁是由Mg2+和O2-构成的
【答案】C
【详解】A、金刚石和石墨均由碳元素组成，属于单质，该说法正确。
B、元素是具有相同质子数的一类原子的总称，相同元素的粒子质子数一定相同，该说法正确。
C、地壳中含量前五的元素由高到低依次为氧、硅、铝、铁、钙，含量最多的金属元素是铝（Al），Si是非金属元素，该说法错误。
D、氧化镁（MgO）由镁离子（Mg2+）和氧离子（O2-）构成，该说法正确。
故选C。
7.2024年政府工作报告中提出新的要求：“深入践行绿水青山就是金山银山的理念，协同推进降碳、减污、扩绿、增长，建设人与自然和谐共生的美丽中国。推动生态环境综合治理。”下列措施与此报告精神不符的是
A．工业废气、废水可任意排放
B．垃圾分类回收处理，充分利用资源
C．农业上改漫灌为喷灌或滴灌，有利于保护水资源
D．开发和利用太阳能、氢能等新能源
【答案】A
【详解】A、工业废气、废水任意排放，会污染空气和水源，应处理达标后排放，故A符合题意；
B、垃圾分类回收处理，可以实现资源的有限利用，减少污染物的排放，保护环境，故B不符合题意；
C、农业上改漫灌为喷灌或滴灌，可以节约用水，保护水资源，故C不符合题意；
D、开发和利用太阳能、氢能等新能源，可以减少化石燃料的使用，减少污染物的排放，保护环境，故D不符合题意。
故选A。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

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