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第七单元　燃料及其利用
课题2　燃料的合理利用与开发
一 使用燃料对环境的影响
1．燃料中的一些杂质如__硫__等燃烧时，产生空气污染物如__二氧化硫__等。
2．燃料燃烧不充分，产生__一氧化碳__等。
3．未燃烧的__碳氢__化合物及__炭粒__、__尘粒__等排放到空气中形成浮尘。
4．煤燃烧时排放出二氧化硫、二氧化氮等污染物。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__。
5．汽车尾气中含有__CO__、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等，对空气造成污染。有些城市的部分汽车改用__压缩天然气__(CNG)或__液化石油气__(LPG)作燃料，可以减少对空气的污染。
二 使用和开发新的燃料及能源
1．乙醇
(1)乙醇可通过高粱、玉米、薯类等发酵、蒸馏得到。
(2)乙醇俗称__酒精__，化学式为C2H5OH。
(3)能燃烧：C2H5OH＋__3__O2__2CO2＋3H2O__。
[提示] 乙醇是一种清洁能源。汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料，可节省石油资源，减少汽车尾气的污染。
2．氢气
(1)氢气作燃料的优缺点
优点：氢气本身__无__毒，极易燃烧，燃烧值高，其燃烧产物为水。
缺点：氢气的制取成本高，贮存困难。
[提示] 氢气能燃烧生成水(2H2＋O22H2O)，是最清洁的能源。
(2)氢气的实验室制法
①实验室常用锌与稀硫酸反应生成氢气，反应的化学方程式为Zn＋H2SO4===__ZnSO4＋H2↑__。
②实验室里制取氢气的简易装置
图7－2－4
3．开发和利用新能源
目前，人类正在利用和开发许多其他能源，如：太阳能、__风能__、__地热能__、潮汐能、生物质能和核能等。
类型一　燃料燃烧对环境的影响
例1　济宁中考近年，我国不少城市和地区雾霾天气增多，雾是水蒸气，本身无污染，“霾”由细小颗粒物组成，主要来源是热电排放、化工生产、汽车尾气、冬季供暖以及地面灰尘等，它侵蚀着人们的健康，严重影响着人们的生活和出行。下面治理雾霾的措施中，可行的是________________。
①压减化石燃料　②控制车辆使用　③减少户外活动　④加强城市绿化　⑤关闭厂矿企业　⑥调整能源结构
[答案] ①②④⑥
[解析] ③减少户外活动并不能减少细小颗粒物的排放，不能治理雾霾；⑤关闭厂矿企业做法错误，应该减少污染的发生，而不能直接关闭。
[方法点拨] 化石燃料的燃烧产生的污染物主要有：①燃料中的一些杂质如硫等燃烧时，产生二氧化硫等；②燃料燃烧不充分，产生一氧化碳等；③未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等排放到空气中形成的浮
尘。这些污染物可能会导致酸雨、雾霾等环境问题。治理的方法有：①在工厂安装高效除尘器；②使用脱硫煤，或将工厂废气中的二氧化硫处理达标后再排放； ③排烟脱氮，如在汽车上安装催化净化装置，以降低废气中有害气体的含量；④多使用太阳能等清洁能源；等等。
类型二　开发和利用新能源
例2　全球能源生产正向“氢能经济”转型，以可再生生物资源(如纤维素等)为原料生产氢气已成为能源研究的重点。图7－2－5是某新型能源转换与利用模式示意图。
图7－2－5
(1)该模式中涉及的能源转化依次为太阳能→生物质能→氢能→____________能。
(2)某有机物水相重整制取H2分两步进行反应，其中第一步反应可表示为CxHyOz―→CO＋H2(未配平)，则x∶z＝____________。
(3)该系统中循环使用的物质是____________。
(4)与电解水相比，该模式制取氢气的主要优点是________________________________________________________________________。
[答案] (1)电
(2)1∶1
(3)CO2
(4)不需消耗电能，节能
[解析] (1)氢氧燃料电池中储存的是化学能，工作时化学能转变为电能。(2)有机物中的碳、氧元素全部转化成CO，故有机物分子中C、O原子个数比为1∶1。(3)由模式示意图可知，CO2可循环利用。(4)该电池常温下就能反应，不需要像电解水那样消耗电能，节约了能源。
[方法点拨] 能源分为可再生能源和不可再生能源。水能、风能、太阳能、地热能、生物质能、潮汐能和氢气是可再生能源；煤、石油、天然气、核燃料是不可再生能源。解决能源危机的一般方法可从延长现有能源的使用时间和开发新能源两个方面去寻求。新的绿色能源包括太阳能、氢能、风能、生物质能等，它们对环境不造成污染。
知识点?　燃料燃烧对环境的影响
　 　　 　　　　 　　　　　　
1．下列能源中，不会对环境造成污染而且取之不尽的是(　　)
A．石油 B．天然气 C．氢气 D．太阳能
[解析] D　太阳能取之不尽，用之不竭，也不会对环境造成污染。
2．酸雨是绿色植物的“刽子手”。造成酸雨的主要物质是(　　)
A．甲烷和氧气
B．氮气和氧气
C．一氧化碳和二氧化碳
D．二氧化硫和二氧化氮
[解析] D　二氧化硫和二氧化氮都能与水反应生成酸。
知识点?　开发和利用新能源
3．下列说法正确的是(　　)
A．化石燃料主要包括煤、石油、天然气，属于可再生能源
B．太阳能、风能、氢能都是无污染的绿色能源
C．乙醇是一种很好的燃料，属于不可再生能源
D．氢气和天然气都已经被广泛应用于人们的日常生活
[解析] B　化石燃料都是不可再生能源，乙醇是可再生能源；氢气还未被广泛应用，故A、C、D均错误。
一、选择题
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．从环境保护的角度考虑，下列燃料中最最理想的是(　　)
A．煤 B．天然气
C．汽油 D．氢气
[解析] D　氢气燃烧只生成水，没有污染，是最理想的燃料。
2．日照中考“酸雨”的形成主要是由于(　　)
A．工业上大量燃烧含硫燃料
B．大气中二氧化碳的含量增多
C．汽车排出大量尾气
D．森林遭到乱砍滥伐，破坏了生态平衡
[答案] A
3.下列关于实验室制取氢气的四种说法中，正确的是(　　)
A．必须选择含氢元素的物质作原料
B．必须用排水法收集氢气
C．必须使用锌与稀盐酸反应
D．必须使用酒精灯加热
[解析] A　用向下排空气法也能收集氢气；用其他的金属和酸反应也能制得氢气；制取氢气不需要加热。
4．黄冈中考下列有关能源的叙述正确的是(　　)
A．石油是一种化工产品
B．大量使用化石能源会造成大气污染，因此应该停止化石能源的开采和利用
C．人类需要的能量都是由化学反应产生的
D．目前没有大量使用氢能源，是由于氢气的制取成本高、贮存困难
[解析] D　石油属于化工原料，不是化工产品，故A错误；为减少化石能源造成的环境污染，应减少化石能源的开采和利用，不应该完全停止，故B错误；人类需要的能量也可以通过其他方式获得，如利用风能发电等，故C错误。
二、填空题
5．在汽油中加入适量乙醇就得到乙醇汽油。
(1)乙醇(C2H5OH)在空气中充分燃烧的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)关于乙醇汽油的下列说法中不正确的是________________________________________________________________________
(填序号)。
A．乙醇属于可再生能源
B．乙醇汽油不能用作汽车燃料
C．使用乙醇汽油可减少大气污染
D．使用乙醇汽油可节省石油资源
(3)汽车尾气中含有CO、NO，一种新型催化剂能使二者发生反应，生成两种常见的无毒气体，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
[答案] (1)C2H5OH＋3O22CO2＋3H2O
(2)B　(3)2CO＋2NON2＋2CO2
[解析] 乙醇可由粮食发酵制成，是可再生能源；使用乙醇汽油可减少大气污染，节省石油资源。
6．能源与人类生产、生活息息相关，请回答下列问题。
(1)氢气是清洁燃料，氢气在氧气中燃烧的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)煤不充分燃烧时会产生大量的有毒气体，该气体是__________。
(3)从“低碳经济”的角度分析，在氢能、化石燃料、太阳能、风能等能源中，应尽量减少________________________________________________________________________
的使用。
[答案] (1)2H2＋O22H2O
(2)一氧化碳(或CO)　(3)化石燃料
临沂中考2014年世界环境日中国主题是“向污染宣战”。从近来经常发生的雾霾天气看治理污染刻不容缓。
(1)酸雨是指pH小于5.6的降水。煤燃烧时提放出________、________(写化学式)等污染性气体，这些气体或气体在空气反应后的生成物溶于水，会形成酸雨。
(2)PM2.5是指大气中微粒直径小于2.5微米的颗粒物。下列物质中不会形成PM2.5的是______。
A．焚烧秸秆 B．汽车尾气排放
C．太阳能发电
(3)“低碳”是一种生活理念，也是一种生活态度。下列做法中不符合“低碳”要求的是________。
A．节约纸张
B．大量使用化石燃料
C．提倡使用节约技术和节能产品
D．尽量乘坐公交车
[答案] (1)SO2　NO2　(2)C　(3)B
实验活动3　燃烧的条件
探究点　燃烧条件的实验探究
[情景展示1] 实验：用棉花分别蘸酒精和水，放到酒精灯火焰上加热片刻。
[问题探究] 上述实验中我们能观察到什么现象？说明燃烧需要什么条件？如果在酒精灯上加热时间较长，会发生什么现象？
[思考交流] ________________________________________________________________________
[归纳提升] 蘸酒精的棉花燃烧，蘸水的棉花没有燃烧，说明燃烧需要有可燃物。如果加热时间较长，水蒸发后，蘸水的棉花也会燃烧。
[课堂速记] ________________________________________________________________________
[情景展示2] 按下图所示进行实验：
[问题探究] 我们能观察到什么现象？说明燃烧需要什么条件？
[思考交流] ________________________________________________________________________
[归纳提升] 在酒精灯火焰上加热乒乓球碎片和滤纸碎片，都能燃烧，说明二者都是可燃物。放在铜片两侧给它们加热后可看到乒乓球碎片先燃烧，说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点。
[继续探究] 你能利用蜡烛和烧杯(或选择其他用品)设计一个简单实验证明燃烧需要氧气(空气)吗？
[思考交流] ________________________________________________________________________
[归纳提升] 点燃两支相同的蜡烛，然后在一支蜡烛上扣住一只杯子，看到被杯子扣住的蜡烛一会儿会熄灭，说明燃烧的条件之一是需要氧气。
[总结归纳] 燃烧的条件是可燃物、氧气和温度达到着火点，三者缺一不可。设计实验验证每一个条件时，需注意确定好实验的变量，控制好无关变量。如要探究燃烧需要氧气这一条件，就要选取相同的可燃物，温度都达到着火点，然后通过对比有氧气和没有氧气时燃烧是否会发生，从而确定氧气对燃烧的影响。
[课堂速记] ________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
详见光盘内容。
类型　燃烧条件的实验探究
例　某化学兴趣小组用火柴、蜡烛、烧杯三种实验材料探究物质燃烧的条件。
[提出问题] 物质燃烧需要什么条件？
[猜想与假设] 1.有可燃物；
2．温度要达到着火点；
3．与氧气(或空气)接触。
[设计与实验]
验证
对比实验
假设1
示例：加热烧杯，烧杯不可燃
______________
假设2
常温放置蜡烛，蜡烛不燃烧
______________
假设3
点燃蜡烛，蜡烛在空气中持续燃烧
______________
　　[得出结论] 猜想正确，燃烧必须同时满足________________________________________________________________________
个条件，只要破坏________个燃烧的条件，就能达到灭火的目的。
[反思质疑1] 氢气在氯气中能燃烧。燃烧是否一定要有氧气参加？
[查阅资料1] 镁条能在空气中剧烈燃烧，也能在二氧化碳中剧烈燃烧，发出耀眼的白光、放出大量的热；细铁丝可以在氯气中剧烈燃烧，放出大量的热，产生大量棕黄色的烟；磷能在氯气中剧烈燃烧，放出大量的热，产生大量的白色烟雾。
[表达与交流] 根据上述内容和教材中对“燃烧”的描述，你认为____________________________叫作燃烧。
[反思质疑2] 根据“细铁丝在氧气中燃烧”的实验现象，细铁丝在氧气中燃烧为什么会“火星四射”？
[查阅资料2] 含碳细铁丝燃烧时，其中的炭粒生成的CO2在熔融液态物质中形成气泡，熔融液态物质因气泡炸裂引起“火星四射”的现象。
[设计实验] 为了验证细铁丝在纯氧中燃烧产生“火星四射”现象的原因，你设计的实验方案是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[答案] [设计与实验] 点燃蜡烛，蜡烛可燃　点燃蜡烛，蜡烛燃烧　将燃着的蜡烛扣入一只烧杯内，蜡烛逐渐熄灭(合理答案均可)
[得出结论] 三　一
[表达与交流] 发光、放热的剧烈的化学反应
[设计实验] 取长短相等、粗细相同的不含碳的细铁丝和含碳细铁丝，分别在足量的氧气中燃烧，观察其现象(合理答案均可)
[解析] 设计对比实验时，注意所设计实验应分别与“示例”对比，能对[猜想与假设]中燃烧的三个条件作出验证。如假设1中验证有可燃物是燃烧的三个条件之一，可设计为“点燃蜡烛，蜡烛可燃”与“加热烧杯，烧杯不可燃”进行对照；假设2中为验证温度要达到着火点，可设计“点燃蜡烛……”与“常温放置……”进行对照；假设3中为验证与氧气(或空气接触)，可设计“将燃着的蜡烛罩在一烧杯内”与原示例进行对照。
[方法点拨] 燃烧的条件是可燃物、氧气、温度达到着火点，三者缺一不可。设计实验验证每一个条件时，需注意确定好实验的变量，控制好无关变量。如要探究燃烧需要氧气这一条件，就要选取相同的可燃物，温度都达到着火点，然后通过对比有氧气和没有氧气时燃烧是否会发生，从而确定氧气对燃烧的影响。
知识点?　燃烧的条件
1．下列不属于物质燃烧条件的是(　　)
A．狭小的空间　　　　　B．与氧气接触
C．温度达到着火点 D．物质具有可燃性
[答案] A
知识点?　燃烧条件的实验探究
2．某物质的着火点为t ℃，如图S3－1中该物质燃烧得最旺的点是(　　)
图S3－1
A．Q点 B．N点
C．P点 D．M点
[解析] A　Q点温度最高，氧气的含量最大，故燃烧得最旺。
3．某老师在“燃烧的条件”教学中，改进了教材中的实验，如图S3－2所示，在铜片上罩了仪器a。请回答：
图S3－2
(1)仪器a的名称是______。
(2)罩上仪器a的作用是______________________________________________。
(3)对照①和②，能够获得可燃物燃烧需要的条件之一是________________________________________________________________________。
(4)课后，小明查阅《化学实验手册》获知：切割白磷时，应在水下进行。其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[答案] (1)烧杯
(2)防止五氧化二磷逸散到空气中，污染空气
(3)物质燃烧需要氧气
(4)白磷的着火点低，容易自燃
一、选择题
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．酒精灯的火焰太小时，将灯芯拨得松散些，可使火焰更旺。其原理是(　　)
A．降低可燃物的着火点
B．提高可燃物的着火点
C．增加空气中氧气的含量
D．增大可燃物与空气的接触面积
[解析] D　将灯芯拔得松散一些可以增大可燃物酒精与空气的接触面积，使酒精燃烧更充分，使火焰更旺，故D正确。
2．“魔棒点灯”趣味实验的操作为：取少量高锰酸钾晶体放在表面皿上，在高锰酸钾上滴加2～3滴浓硫酸，用玻璃棒蘸取后去接触酒精灯的灯芯，酒精灯立刻被点燃了。你认为酒精灯能被点燃的主要原因是(　　)
A．“魔棒”具有神奇的功力使酒精灯点燃
B．高锰酸钾与浓硫酸的混合物能降低酒精灯的着火点，使酒精自发燃烧
C．它们之间发生化学反应，放出大量的热，使温度达到酒精的着火点
D．它们之间发生化学反应，产生大量氧气，酒精在氧气浓度大的环境中能自发燃烧
[解析] C　高锰酸钾与浓硫酸之间发生化学反应，能放出大量的热，使温度达到酒精的着火点，酒精灯就能立刻被点燃。
3．下列探究燃烧条件的实验中，只能得出燃烧需要氧气结论的是(　　)
图S3－3
[解析] A　A中将燃烧的蜡烛罩上烧杯后，一会儿后与氧气隔绝，熄灭了，说明燃烧需要氧气参加；B中滤纸片和乒乓球片都与氧气接触，乒乓球片燃烧起来，滤纸片没有燃烧，说明可燃物燃烧需要达到可燃物的着火点；C中小石头不能燃烧，小木块能够燃烧，说明小石头不是可燃物，小木块是可燃物；D中铜片上的白磷能够燃烧，水中的白磷不能燃烧，铜片上的红磷不能燃烧，说明可燃物燃烧需要与氧气接触，同时温度要达到可燃物的着火点。由以上分析可知，A选项只能得出燃烧需要氧气的结论。
二、实验探究题
4．如图S3－4是为探究物质燃烧条件设计的实验。
图S3－4
甲中的白磷未燃烧，而乙中的白磷发生了燃烧。
(1)该实验主要探究的燃烧条件是________________________。
(2)白磷燃烧的产物与红磷的相同，请写出白磷燃烧的化学方程式：________________________________________________________________________。
(3)如仅用该装置进行实验，验证空气中氧气的体积分数约为，应做到：①白磷______________；②将锥形瓶B________________________________________________________________________。
[答案] (1)燃烧需要氧气
(2)4P＋5O22P2O5
(3)足量　密封好
[解析] 从实验中可以观察到装置甲中白磷温度达到了着火点，因没有氧气而未能燃烧，装置乙中，锥形瓶B中的热水流入A中，白磷与氧气接触，且达到其着火点，符合燃烧条件而燃烧。装置乙中锥形瓶B内的白磷燃烧完全消耗其中的氧气，致使其气压低于外界大气压，冷却以后，打开开关，锥形瓶A中的水会形成喷泉，进入B内。由于空气中氧气体积约占20%，因此进入B中水的体积为20%。
黑龙江中考为加深对燃烧条件的认识，进一步了解灭火的原理。某同学进行了探究实验：
(1)用棉花分别蘸酒精和水，放到酒精灯火焰上加热片刻，观察到蘸酒精的棉花燃烧，另一个不燃烧，可以得出燃烧的条件之一是____________________；如果在酒精灯上加热时间较长，会发生的现象是____________________。
(2)如图S3－5中Ⅰ所示：将同样大小的乒乓球碎片和滤纸碎片放在薄铜片的两侧，加热铜片的中部，可以观察到____________________________，可
以得出燃烧的条件之一是________________________________________________________________________。
图S3－5
(3)如图Ⅱ所示：在燃着的蜡烛上扣一个烧杯，过一会儿观察到____________________，可以得出燃烧的条件之一是____________________。
[答案] (1)燃烧需要可燃物(或物质具有可燃性)　蘸水的棉花也会燃烧
(2)乒乓球碎片先燃烧起来　温度需达到可燃物的着火点
(3)蜡烛熄灭　可燃物与氧气接触
[解析] (1)用棉花分别蘸酒精和水，放在酒精灯外焰上加热，可观察到酒精能够燃烧，而水不能燃烧，可以得出燃烧的条件之一是物质具有可燃性；如果两团棉花都在酒精灯上加热较长时间，水蒸发后会看到蘸水的棉花也会燃烧。(2)滤纸碎片和乒乓球碎片都与氧气接触，在均匀加热过程中，由于乒乓球碎片的着火点较低，首先燃烧起来，说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点。(3)在燃着的蜡烛上扣一个烧杯，过一会会看到蜡烛熄灭了，是因为烧杯内没有了空气，蜡烛与外界的氧气隔绝了，由此可以说明燃烧时可燃物要与氧气充分接触。

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