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燃料、热量和环境（基础）
【学习目标】
1.了解几种常见的燃料及化学反应中的能量变化；认识燃料充分燃烧的重要性。
2.了解化石燃料燃烧对环境的影响；认识开发各种新能源和使用清洁燃料的重要性。
【要点梳理】
要点一、燃料和热量
1.化石燃料
远古时代的动植物和其他生物遗体在地球内部热量和压力的作用下，经过几亿年的时间而形成的，是不可再生的能源，它们燃烧后能够提供某种形式的能量（热能、光能、电能等），其中煤、石油、天然气是重要的化石燃料。
（1）煤是由古代植物遗体埋在地层下，并在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的，是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物。煤主要含有碳元素，此外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质（主要含有硅、铝、钙、铁等元素）。
（2）石油是由古代动植物遗体在地壳中经过非常复杂的变化而形成的一种粘稠状液体，通常显黑色或深棕色，不溶于水，密度比水的稍小。石油主要含碳、氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素，且随着产地不同而不同。石油也是混合物，没有固定的熔点和沸点。
（3）天然气一般是指在地下自然形成的可燃性的气体，它的主要成分是甲烷。另外沼气、矿坑气（瓦斯）等的主要成分也是甲烷。
2.煤和石油的综合利用
（1）煤是我国主要的化石能源，被称为“工业的粮食”。煤的综合利用主要有煤的汽化和煤的焦化。
①煤的汽化：煤在氧气不足的条件下发生不完全燃烧，转化为煤气，又可作化工原料。主要产品有CO、CH4、H2等。
②煤的焦化：也称煤的干馏，是在隔绝空气的条件下加强热，使组成煤的物质发生分解反应。
主要产品及用途：焦炭用于金属冶炼、电极材料（占70％～80％）等；煤焦油是重要的化工原料（占2％～5％）；焦炉气主要含有CO、CO2、H2等，可作燃料，又是重要的化工原料（占10％～20％）。
（2）石油是复杂的混合物。通过给石油加热，由于组成石油的各物质的沸点不同，它们就会被先后蒸馏出来，从而得到分离。
石油被称为“工业的血液”。石油炼制的产品主要有：汽油、煤油和柴油。液化石油气的主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯。这些物质都是人们日常生活、生产和交通运输中的常用燃料。
3.化石燃料燃烧
（1）化石燃料通过燃烧以热能的形式给人们提供能量。
（2）化石燃料燃烧过程是化石燃料中的化学能转化为热能的过程。
（3）化石燃料燃烧的主要产物是二氧化碳和水。
　　人类通过化学反应获得的能量大多来自于化石燃料，而化石燃料的资源是有限的。因此控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，对于节约能源非常重要。
4.化学反应中的能量变化
　
物质发生化学反应的同时，常常伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即有放热现象或吸热现象。许多化学反应会放出热量，如：燃烧、镁和盐酸反应等。相反有些化学反应会吸收热量，如：碳与二氧化碳反应（C+CO22CO）要吸收热量。
【要点诠释】
1.煤、石油和天然气等化石燃料是不可再生的资源，面临被耗尽的危险，应合理开采、综合利用并节约使用。使燃料充分燃烧，对于节约能源、减少环境污染非常重要。
2.使燃料充分燃烧通常考虑两点：一是燃烧时要有足够多的空气（或氧气）；二是燃料和空气（或氧气）要有足够大的接触面积。如果空气（或氧气）不足或跟燃料接触面积太小，燃料就会不完全燃烧，不仅使产生的热量减少，浪费燃料，而且还会产生大量的一氧化碳等有害气体污染空气。
要点二、化石燃料燃烧对环境的影响
1.化石燃料燃烧对环境的影响
（1）影响原因：化石燃料燃烧时会产生各种有害气体、固体废物等。
（2）煤和石油等化石燃料燃烧时污染因素的来源：
　　①燃料中的一些杂质如硫、氮等产生SO2、NO2等气体；
　　②燃料燃烧不充分，产生一氧化碳、碳氢化合物及碳粒等。
（3）主要污染类型及产生污染因素
污染类型
污染因素
温室效应
燃料中的碳经燃烧反应转化为二氧化碳等，这些气体进入空气导致空气中二氧化碳浓度增大，从而导致全球气温升高
热污染
火力发电厂发电剩余的“余热”被排放到河流、湖泊或海洋中，使局部水域水温上升，影响水生物的生存甚至死亡
大气污染
化石燃料燃烧产生的烟、CO、SO2、NO2等污染物被排放到大气中，不仅影响空气的质量，而且氮和硫的氧化物溶解于雨水中形成酸雨。酸雨不仅影响自然环境，而且影响了生态
2.使用和开发新的燃料及能源
煤和石油等都是重要的化工原料，他们燃烧时会对空气造成污染，所以需要使用和开发清洁的燃料。乙醇和氢气属于清洁能源。
名称
酒精（乙醇）
氢气
化学式
C2H5OH
H2
燃烧反应
C2H5OH+3O22CO2+3H2O
2H2+O22H2O
特点
燃烧产物基本上不污染环境，可做酒精灯、火锅、内燃机等的燃料
燃烧产物无污染，是最清洁的燃料
来源
高粱、玉米和薯类经发酵、蒸馏可制得酒精，为可再生能源
氢气可由分解水得到，目前制取成本高，贮存困难，作为燃料暂不能广泛使用
现代社会对能源的需求越来越大，化学反应提供的能量已经不能满足人类的需求。目前，人们正在利用和开发其他新能源，如太阳能、核能、风能、地热和潮汐能等。这些能源的利用，不但可以部分解决化石能源面临耗尽的问题，还可以减少对环境的污染。
【要点诠释】
1.氢能源是非常理想的能源，但由于氢气的制取成本高和贮存困难，作为燃料暂时还不能广泛使用。
2.对于酸雨的认识要注意：不是“只要有二氧化硫、二氧化氮排放就会形成酸雨”，实际上酸雨是二氧化硫、二氧化氮在空气中和雨水作用而形成的，对酸雨的界定是pH要小于5.6。
【典型例题】
类型一、考查燃料与热量
1.（2019 西藏中考）下列属于化石能源的是（　　）
A．太阳能
B．风能
C．地热能
D．煤炭
【思路点拨】化石能源是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的燃料，如煤、石油和天然气。
【答案】D
【解析】化石燃料是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的燃料，如煤、石油和天然气都属于化石燃料，而风能、地热能、太阳能不是化石能源。
【总结升华】化石燃料是不可再生的，所以要尽量开采新能源代替化石燃料。
2.“减少污染、净化空气，还我一片蓝天”，已成为市民共同的心声。
（1）洁净的空气中含量较多的气体有氧气和
（填化学式）；
（2）汽车燃料燃烧不充分时，会产生炭粒和有毒的
（填化学式）气体，污染空气；
（3）天然气所含主要成分的化学式是
。
【思路点拨】本题考查减少环境污染的相关化学知识。了解空气的组成、汽车尾气的排放、天然气的成分及记住常见物质的化学式是解题的关键。
【答案】（1）N2
（2）CO
（3）CH4
【解析】空气中含量较多的是氧气和氮气；汽车燃料燃烧不充分会产生炭粒和一氧化碳等污染环境；天燃气的主要成分是甲烷。
【总结升华】汽车尾气是城市空气污染的主要来源。
举一反三：
【变式1】下列能源中，不会对环境造成污染且取之不尽的天然能源的是（
）
A．氢气
B．太阳能
C．天然气
D．石油
【答案】B
【变式2】下列关于煤、石油和天然气的说法错误的是（
）
A.
在地球上的蕴藏量都是有限的
B.都是可再生能源
C.
都属于混合物
D.完全燃烧时都有二氧化碳生成
【答案】B
类型二、使用燃料对环境的影响与新能源
3.煤燃烧排出的少量二氧化硫进人大气后，会引起的环境问题是（
）
A．温室效应
B．白色污染
C．酸雨
D．臭氧层破坏
【思路点拨】环境问题是当今世界各国都非常关注的问题，也是人类可持续发展必须解决的一个重要问题。煤中含有一定量的硫元素，煤燃烧产生一定量的二氧化硫气体形成酸雨，污染环境。
【答案】C
【解析】二氧化硫在氧气和雨水存在的条件下能形成酸雨。
【总结升华】白色污染是由塑料垃圾造成的，废弃的塑料垃圾不一定是白色的。
4.目前，人类对煤和石油的过度使用，使空气中二氧化碳含量增大，温室效应增强。科学家们对二氧化碳增多带来的负面影响较为担忧，于是积极寻求解决良策。请举一例说明温室效应的增强对环境和人类生活造成的影响。
【答案】气温逐年升高，加快水分蒸发，带来局部地区旱灾　
【解析】温室效应可以带来海平面升高、气温上升、冰川融化等问题。
【总结升华】提高能源利用率，减少煤和石油的用量，开发风能和太阳能等新能源可以减少二氧化碳的排放。
举一反三：
【变式】（2019·辽宁中考）下列不属于新能源的是（
）
A．潮汐能
B．太阳能
C．风能
D．石油
【答案】D
【解析】新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，即刚开始开发利用或正在积极研究，有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核能等。而石油为化石燃料，属于常规能源。
燃料、热量和环境（基础）
【巩固练习】
1、
选择题
(每小题只有一个选项符合题意)
1.下列物质中，被称为理想“绿色能源”的是（
）
　A．氢气
　　　　B．天然气
　　　　C．无烟煤　　　　
D．石油
2．（2019·湖北中考）燃料电池是一种新型绿色电池。它是把H2、CO、CH4等燃料和空气不断输入，直接氧化，使化学能转变为电能的装置。这三种气体可以作为燃料的原因是（
）
A．均是无毒、无害的气体
B．均可燃烧并放出大量的热
C．燃烧产物均为二氧化碳
D．均在自然界中大量存在
3．（2019·贵州中考）工业上常把煤块粉碎后使其充分燃烧，其目的是（
）
A．减少煤的浪费
B．减少氧气的消耗
C．减少二氧化碳的排放
D．减少酸雨的形成
4.哈尔滨市计划在近几年内将市民家用煤气改换成来自大庆市的天然气。下列关于天然气这一能源说法正确的是(
)
　A．天然气和氢能、太阳能都是新能源
　B．天然气的使用不能引起温室效应
　C．天然气是取之不尽的能源
　D．天然气是当今世界最重要而又较洁净的气体燃料
5.“抓好资源节约，建设环境友好型社会”是我国社会和经济长期发展的重要保证。你认为下列做法与之不相符的是(
)
　A．逐步推广使用乙醇汽油作汽车燃料
　　　　　　　
　B．将废弃的秸杆就地焚烧
　C．积极开发和利用太阳能、风能和地热能等能源　　　
D．减少使用一次性木筷
6.下列观点你认为不正确的是（　
）
　A．氢气让人喜欢让人忧
　B．煤气能提高人们的生活质量，同时也潜伏着无形杀手
　C．煤为人类提供能源和化工原料的同时，也埋下了祸根
　D．煤、石油、天然气等资源虽然取之不尽，但也应节约使用
7．石油是一种重要的能源，但又是不可再生的能源，目前人类正面临着石油短缺、油价上涨的挑战。探求能源利用的新途径是人类亟待解决的课题。以下探究能源利用的途径不恰当的是（
）
　A.更多地利用木材　　　
B.更多地利用太阳能　　
　C.增加风力发电量
　　
　D.增加核发电量
8．化学反应提供的能量已不能满足人类的需求，需要开发新的能源。下列属于新能源的是(
)
　A．煤　　
　
B．天然气
　　　C．石油
　　　D．太阳能
9.燃料电池—就是利用燃料的燃烧直接转化成电能的装置。下面适合在航天飞机上使用的燃料电池的是（　
）
　A．液氢——液氧　
B．甲烷——氧气
　C．一氧化碳——液氧　
D．
碳粉——氧气
10．下列说法不正确的是(
)
　A．所有化学反应在生成新物质的同时，都伴随着热量放出
　B．人类应更多地开发和利用太阳能、风能、地热能等新能源
　C．乙醇属于可再生能源
　D．人体活动所需能量与食物在体内的化学反应有关
11.
下列有关环境和能源的说法错误的是（
）
A．日常生活中常用的汽油、煤油、柴油等都是石油产品
B．化石燃料中最清洁的是天然气
C．酸雨对农作物、桥梁、建筑物等有破坏作用
D．为了解决“白色污染”问题，应将所有废弃塑料采用焚烧的方法处理
二、填空题
12.为了改善空气质量，太原市依托自身资源已将部分公交车的燃料由汽油改为“煤层天然气”。
　(1)
“煤层天然气”是存在于煤层中的气体，它的主要成分是甲烷，其化学式为_____________。
　(2)为了解决能源短缺及化石燃料燃烧造成的环境问题，人们正在利用和开发的新能源_____________
(填写两种)。
13.（2019·四川中考）我国“海洋石油981”钻井平台在西沙开钻，标志着我国能源开发迈上新台阶。
（1）目前，人类使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、石油和________等。
（2）嫦娥三号探测器于去年12月在西昌卫星发射中心成功发射，承担发射任务的长三乙火箭第三子级使用的推进剂是液氢和液氧，液氢在液氧中燃烧的化学方程式为________，该反应的基本类型是________，根据方程式提供的信息，可以判断氢气是理想能源的依据之一是________（填序号）。
A．氢气便于贮存和运输
B．氢气资源丰富
C．氢气燃烧产物不污染空气
D．获得氢气成本低
14.下面是有关化石燃料和新能源的知识，请根据要求作答。
　(1)绿色能源是人类理想的能源，不会造成环境污染。下列不属于绿色能源的是
。
　　A．风能　　
B．太阳能　
　
C．氢能源　
　D．煤
　(2)人们在利用物质某些性质时，可能有利也可能带来危害。请你仿照示例，填写下表。
物质
有利的一面（用途）
不利的一面（危害）
示例：氢气
可用作火箭推进剂
使用不当容易引起爆炸
　二氧化碳
　
　
三、计算题
15.（2019·海南中考）氢气是一种高能清洁燃料，电解水制取氢气是目前获得氢气的方法之一。请计算要得到20g氢气，需要电解多少克水？
【答案与解析】
1.
【答案】A
【解析】氢气以其燃烧热值高，产物无污染等优点而被称作最理想的能源。
2．【答案】B
【解析】气体可以作为燃料的原因：①具有可燃性，②燃烧放出大量的热。与是否有毒、燃烧产物及在自然界中是否大量存在无关，因此选项B正确，选项A、C、D错误。
3．【答案】A
【解析】在工业上把煤块粉碎后可以增大煤粉与氧气的接触面积，使其充分燃烧，以减少煤的浪费。煤块粉碎后，煤粉的质量、化学成分没有发生改变，所以燃烧时并不能减少氧气的消耗、二氧化碳的排放、酸雨的形成。
4.
【答案】D
【解析】天然气是三大常用化石燃料之一，不是新能源，也不是取之不尽用之不竭的。天然气的主要成分是含碳氢元素的化合物，其燃烧产物有二氧化碳和水，相对煤和石油是比较清洁的燃料，但产物中的二氧化碳是造成温室效应的气体之一。因此只有D选项的说法是正确的。
5.
【答案】B
【解析】乙醇是一种清洁可再生的能源，在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，还可以促进农业生产。将废弃的秸秆就地焚烧会产生烟尘，对环境造成很大的污染,此做法是不可取的。积极开发和利用太阳能、风能、地热等能源可以减少使用化石燃料，减少污染。减少使用一次性木筷，可以减少森林的砍伐，减缓温室效应。
6.
【答案】D
【解析】A氢气是让人喜欢的理想能源，但其制取的成本高，难储存的问题还没解决又是让人担忧的。B煤气能提高人们的生活质量，但它有毒，如果泄露就会使人中毒甚至死亡，其无色无味因此可以说是无形的杀手。C煤为人类提供能源和化工原料的同时，其燃烧会产生对环境造成影响的CO2、SO2、CO、烟尘等，因此说是埋下了祸根。D煤、石油、天然气等资源是不可再生的，不是取之不尽的。
7.【答案】A
【解析】更多的利用木材，会造成树木的乱砍伐，造成空气中二氧化碳的含量增加，加重温室效应，是不合理的。
8.【答案】D
【解析】煤、天然气、石油是人类使用已久的能源。
9.
【答案】A
【解析】航天飞机需要尽可能减轻自重，在这几种燃料中，氢气是最理想的，因为氢气具有热值高，燃烧无污染的特点。
10.
【答案】A
【解析】所有的化学反应在生成新物质的同时，都伴随着能量变化，但不一定是放出热量，有些化学反应吸收热量；人类生存的环境日益恶劣，而开发使用太阳能等新能源可以减缓污染，节约资源；人体活动所需要的能量都是食物在体内发生氧化反应释放的。因此A选项是不正确的。
11.
【答案】D
12．【答案】CH4
太阳能、核能
　
【解析】甲烷的化学式是CH4；太阳能、潮汐能、风能等都是新能源。
13．【答案】（1）天然气
（2）2H2+O22H2O
化合反应
C
【解析】（1）目前人类使用的化石燃料一般指煤、石油和天然气。（2）液氢在液氧牛燃烧生成水，据此可写出反应的化学方程式，此反应中，反应物为两种（液氢和液氧），生成物为一种（水），因此属于化合反应。氢气燃烧产物是水，不污染空气，因此氢气是理想能源。
14.【答案】（1）D　
（2）CO2 可以作为植物的气体肥料　
加剧温室效应（答案合理即可）
15.
【答案】180g
【解析】
解：设需要水的质量为X。
2H2O2H2↑+O2↑
36
4
X
20g
X＝180g
　　答：要得到20g氢气，需要电解180克水。
　　
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