鲁教版（2024）九年级上册（2024）第二节 化石燃料的利用学案

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素养目标
1.知道化石燃料的综合利用。(物质的变化与转化)
2.了解化石燃料燃烧对环境的污染。(物质的变化与转化)
知识概览
基础主干落实
一、化石燃料的燃烧
1.化石燃料包括 煤 、 石油 、 天然气 等,它们都是 不可 再生能源。
2.天然气,主要成分是 甲烷 ,化学式为 CH4 ,它燃烧的化学方程式为 CH4+2O2CO2+2H2O 。
二、化石燃料的燃烧对环境的影响
化石燃料燃烧时会生成 CO2 和 H2O ,煤和石油中还含有少量 硫 元素和 氮 元素,因而燃烧还会生成SO2和 氮的氧化物 ,造成环境污染。
三、化石燃料的综合利用
1.石油分馏:利用石油中各组分的 沸点 不同,将石油分馏可得到 汽油 、 煤油 、 柴油 和液化石油气等。
2.煤的综合利用:煤的综合利用措施主要有 焦化 、 液化 、 气化 ,它们都属于 化学 变化。
3.未来燃料的发展方向:清洁化、低碳化。
交流讨论
家用燃料经历了“煤→液化石油气→煤气→天然气”的变化过程。人们在选择燃料时通常会考虑哪些因素呢?
提示:①是否易于点燃②是否生成污染性气体③能释放多少热量④是否能稳定地燃烧⑤是否廉价⑥使用是否安全⑦是否易储存和运输等因素。
多识一点
认识碳单质
金刚石:天然存在最硬的物质
石墨:很软、有滑腻感、有优良的导电性
C60:在超导、催化、材料、医学等领域有广泛的前景
重点案例探析
考点化石燃料的利用及对环境的影响
典题(2023·广安中考)化学在保证人类生存并不断提高生活质量方面起着重要的作用。利用化学综合应用自然资源和保护环境,使人类生活变得更加美好。
(1)煤和石油是目前使用较多的两种能源,下列有关它们的说法不正确的是
D (填字母序号)。
A.煤和石油都是混合物
B.煤和石油综合利用的产品都有医药、炸药等
C.煤和石油都是不可再生能源
D.煤和石油的燃烧对环境都有害,应禁止使用
(2)新能源汽车是未来汽车的发展方向。相对于传统的燃油汽车,新能源汽车的优点是 环保(合理即可) (任答一点即可)。
(3)“可燃冰”外观像“冰”,是尚未大量开发的新能源,主要含甲烷水合物(CH4·xH2O)。某甲烷水合物充分燃烧的化学方程式为CH4·xH2O+2O2CO2+10H2O,则CH4·xH2O中x的值为 8 。
方法点拨 有关燃料知识的三个易错点
1.石油分馏是利用各成分沸点不同进行分离的,属于物理变化。
2.SO2和氮的氧化物是形成酸雨的主要成分。
3.新能源指传统能源之外的各种能源形式。指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、风能、地热能等。
举一反三
1.[古典文献](2023·烟台中考)《汉书》中记载“高奴县洧水可燃”,《梦溪笔谈》中记载“予知其烟可用,试扫其烟为墨,黑光如漆”。“洧水”即为石油。下列关于“洧水”的说法错误的是(B)
A.具有可燃性
B.是不可再生资源,属于纯净物
C.其成分中主要含有C、H元素
D.其不完全燃烧的产物可用于制墨
2.[燃料的变迁]如图表示某市家用燃料使用的发展历程(括号内表示主要成分),下列说法错误的是(D)
A.管道煤气有毒
B.家用燃料燃烧时均放出热量
C.液化石油气是石油化工的一种产品
D.煤分解制成管道煤气的变化是物理变化
课堂达标反馈
1.[化石燃料的分类]下列属于化石燃料的是(B)
A.氢气 B.天然气 C.柴草 D.乙醇
2.[燃料对环境的影响]北京市政府采取措施,强制各用煤单位使用低硫优质煤,主要是为了防止下列哪种气体对空气的污染(A)
A.SO2B.COC.CO2D.NO2
3.[化石燃料的炼制]将石油加热炼制,不可能得到的产品是(A)
A.煤焦油 B.润滑油 C.柴油 D.煤油
4.[化石燃料的综合利用]科学合理地使用燃料,可有效地防止环境污染。下列关于燃料与燃烧的说法错误的是(A)
A.石油分解后可得到汽油、煤油、柴油等一系列产品
B.把煤加工成蜂窝煤可使之燃烧更加充分
C.天然气是比煤、石油更加清洁的化石燃料
D.在汽油中加入适量的乙醇可减少汽车尾气的污染
5.[化石燃料的燃烧]下列说法不正确的是(B)
A.煤、石油、天然气属于不可再生能源
B.在化学反应中只有燃烧反应才能放出热量
C.燃料充分燃烧,能节约资源,减少污染
D.太阳能、风能、地热能等的利用,可以缓解我们面临的化石能源危机
6.[化石燃料的综合利用]化石燃料是大自然给人类的宝贵的财富。下列关于化石燃料的叙述错误的是(A)
A.石油是一种化工产品
B.将石油分馏可得到多种产品
C.将煤隔绝空气加强热可制得煤焦油等产品
D.燃料充分燃烧,对于节约能源非常重要
7.[化石燃料的燃烧]“西气东输”是将西部的天然气通过管道向东部输送,缓解了东部地区用气难的问题。
(1)与燃煤相比,使用天然气的优点是 污染少 。
(2)天然气不充分燃烧易造成锅底出现黑色,此时可调 大 (填“小”或“大”)燃气灶的空气进风口。
A层 练基础
知识点1 化石燃料的燃烧
1.(2023·吉林中考)下列物质属于化石燃料的是(B)
A.氢气 B.石油 C.乙醇 D.一氧化碳
2.我国煤炭资源丰富,下列有关煤的说法错误的是(A)
A.是可再生资源 B.直接燃烧会产生污染物
C.属于化石燃料D.加工后的产品有广泛用途
3.长征九号运载火箭采用煤油-液氧和液氢-液氧组合推进剂,是目前我国推力最大的火箭。下列说法正确的是(C)
A.煤油是一种清洁能源
B.液态空气发生化学变化可制得液氧
C.液氢-液氧推进剂反应后对环境无污染
D.煤油是用煤隔绝空气加强热得到的混合物
4.天然气广泛应用于生产生活,其主要成分是甲烷(CH4)。
Ⅰ.天然气是重要的能源
(1)天然气属于 不可再生 (填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)室温下,充分燃烧1 g天然气和1 g煤,产生的CO2及热量的对比如图所示。据图分析,与煤相比,用天然气作燃料的优点是 等质量的天然气和煤燃烧,天然气释放的热量多,产生的二氧化碳少 。
(3)甲烷可直接应用于燃料电池,电池工作时的能量转化方式为 化学能转化为电能 。
Ⅱ.天然气是重要的化工原料
(4)甲烷和二氧化碳在高温下催化重整(Ni作催化剂)可制得CO和H2。该反应的化学方程式为 CH4+CO22CO+2H2 。
知识点2 化石燃料的综合利用
5.下列关于燃料综合利用的说法不正确的是(C)
A.石油分馏制得汽油、柴油等产品
B.煤隔绝空气加强热制得焦炭、煤焦油和焦炉气等产品
C.石油的分馏和煤的气化均属于物理变化
D.石油是由一些沸点不同的物质组成的混合物,加工后可制成塑料、药物和染料等
6.(2023秋·淄博质检)石油不可再生,其开采和利用的部分信息如图所示,下列过程主要通过化学变化实现的是(D)
油田原油
A.① B.② C.③ D.④
7.(2023·哈尔滨中考)煤的综合利用有利于保护自然环境和社会的可持续发展。
(1)由煤的结构片段可知,煤的组成元素中除C、H、O、S外还含有 N (填元素符号)。
(2)煤的气化过程中主要反应是碳与水蒸气在高温下反应生成两种可燃性气体,其中一种是单质,另一种是氧化物,该反应的化学方程式: C+H2OCO+H2 。
(3)提高煤的燃烧效率能节约煤炭资源,写出一种提高煤燃烧效率的方法: 将煤粉碎成煤粉后燃烧(合理即可) 。
(4)煤中加入适量石灰石燃烧,可发生反应:2CaCO3+O2+2SO22CaSO4+2CO2,煤中加入石灰石对环境的意义是 减少酸雨的产生(合理即可) 。
8.[学科素养·化学观念](2023·抚顺中考节选)《2050年世界与中国能源展望》中提出,全球能源结构正在向多元、清洁、低碳转变。如图是不同年份中世界能源占比结构图,请回答下列问题:
(1)比较2015、2030、2050年能源结构。化石能源占比日益减少的是 煤炭、石油 。
(2)天然气是比较清洁的能源,其主要成分燃烧的化学方程式为 CH4+2O2CO2+2H2O 。
B层 提能力
9.[文献典籍]东晋《华阳国志·蜀志》记载:“临邛县……有火井,夜时光映上昭(照)。民欲其火,先以家火投之。顷许,如雷声,火焰出,通耀数十里……”下列有关火井说法错误的是(D)
A.火井中天然气是最清洁的化石燃料
B.“以家火投之”是使温度达到天然气的着火点
C.“如雷声,火焰出”中火焰是淡蓝色
D.火井中物质燃烧不会产生污染空气的物质
10.石油是工业的“血液”,如图是石油炼制的部分产品和主要用途,请回答下列问题:
(1)从物质分类的角度,石油属于 混合 物。
(2)将石油加热炼制,利用石油中各成分的 沸点 不同,将它们分离,得到不同的产品。
(3)由图可知,石油炼制的产品中能用于大型卡车的是 柴油 ;汽油可用于清洗油污,其原理是 油污能溶解于汽油中 。
(4)2030年全国范围内乙醇汽油将全面取代传统燃油。乙醇汽油是乙醇和汽油的混合物,乙醇(C2H5OH)燃烧的化学方程式是 C2H5OH+3O22CO2+3H2O ,使用乙醇汽油的一个优点是 乙醇汽油是可再生能源,可以节约不可再生能源(合理即可) 。
C层 拓思维
11.(2023·枣庄中考节选)天然气不仅是优质的能量来源,还是宝贵的化工资源。经过多年努力,我国在天然气的开发利用方面已取得重大突破。
方法一:煤气化生成一氧化碳和二氧化碳。在高温、高压和“甲烷化催化剂”的作用下,一氧化碳、二氧化碳分别与氢气反应生成甲烷,其中“甲烷化催化剂”在这两个化学反应过程中发挥着至关重要的作用。
方法二:开发煤层气,煤层气指储存在煤层中,以甲烷为主要成分的烃类物质,俗称“瓦斯”,是与煤伴生、共生的气体资源。
方法三:开发可燃冰,可燃冰的主要成分是甲烷水合物,甲烷水合物能稳定存在的压强和温度范围如图所示,可燃冰一旦离开海床便迅速分解,容易发生井喷意外,还可能会破坏地壳稳定平衡,引发海底塌方,导致大规模海啸,所以可燃冰的开采困难。
根据以上材料,回答下列问题:
(1)方法一中提到的一氧化碳、二氧化碳分别转化为甲烷的关键反应条件是使用 甲烷化催化剂 。
(2)方法一中一氧化碳转化为甲烷的原理可以表示为CO+3H2CH4+H2O,则二氧化碳转化为甲烷的原理为 CO2+4H2 CH4+2H2O (写化学方程式)。
(3)从物质分类角度分析,方法二中的煤层气属于 混合物 (填“纯净物”或“混合物”)。
(4)根据方法三,判断有关可燃冰的说法正确的是 B 。
A.在15 ℃和100 atm时,可燃冰能稳定存在
B.可燃冰开采时若出现差错,可能导致严重的自然灾害