新人教版九年級化學(xué)上冊例題精講：第7單元 課題2燃料的合理利用與開發(fā)

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課題2　燃料的合理利用與開發(fā) 答案： (1)放出熱量　(2)吸收熱量　(3)石油　(4)CH4＋2O2CO2＋2H2O　(5)二氧化硫　(6)二氧化氮　(7)燃燒時要有足夠的空氣　(8)燃料與空氣要有足夠大的接觸面　(9)C2H5OH＋3O22CO2＋3H2O　(10)最理想　(11)2H2＋O22H2O 1．化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 (1)實驗探究 實驗操作 實驗現(xiàn)象 結(jié)果分析 出現(xiàn)熱氣騰騰現(xiàn)象，試管外壁發(fā)燙 生石灰與水反應(yīng)放出熱量 (2)化學(xué)變化中的能量變化 ①化學(xué)反應(yīng)在生成新物質(zhì)的同時，還伴隨著能量的變化，其表現(xiàn)為熱量的變化。 ②有些反應(yīng)是放熱的，稱為放熱現(xiàn)象，如物質(zhì)的燃燒等。 ③有些反應(yīng)是吸熱的，稱為吸熱現(xiàn)象，如碳與二氧化碳的反應(yīng)等。 談重點 吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)　一個化學(xué)反應(yīng)是吸熱還是放熱，與其反應(yīng)條件并無直接關(guān)系，即反應(yīng)條件加熱的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)條件不加熱的反應(yīng)，也不一定是放熱反應(yīng)。 (3)能量的利用 ①生活燃料的利用：做飯、取暖等。 ②利用燃料產(chǎn)生的熱量：發(fā)電、陶瓷、水泥、發(fā)射火箭。 ③爆炸產(chǎn)生的能量：開山炸石、拆除違規(guī)建筑。 ④食物在體內(nèi)發(fā)生緩慢氧化放出熱量：維持體溫和日?；顒铀璧哪芰?。 【例1】人類生活需要能量。下列能量轉(zhuǎn)化的例子中不是因化學(xué)變化產(chǎn)生的是(　　) A．燃起篝火烘烤食物 B．太陽能熱水器燒水 C．綠色植物將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 D．煤燃燒發(fā)電 解析：化學(xué)變化中伴隨著能量的變化，物質(zhì)燃燒、光合作用都屬于化學(xué)變化，其能量變化由化學(xué)變化產(chǎn)生；用太陽能熱水器燒水，沒發(fā)生化學(xué)變化，是太陽能轉(zhuǎn)化成了熱能。 答案：B 2．化石燃料的利用 (1)化石燃料 三大化石燃料是煤(工業(yè)的糧食)、石油(工業(yè)的血液)、天然氣。它們都是混合物，都是不可再生能源。 ①煤 a．性質(zhì)：黑色固體，有光澤，具有可燃性。 b．組成元素：主要含碳元素，還含有少量氫、氮、硫、氧等元素。 c．形成：古代植物遺體深埋在地下，經(jīng)過一系列復(fù)雜的變化而形成。 d．綜合利用：將煤隔絕空氣加強熱，可以使煤分解成許多有用的物質(zhì)，如焦炭、煤焦油、煤氣等，這個過程叫煤的干餾，是化學(xué)變化。 ②石油 a．性質(zhì)：黑色黏稠狀的液體。 b．組成元素：主要含有碳、氫元素。 c．形成：古代動植物遺體深埋在地下，經(jīng)過復(fù)雜的變化而形成的。 d．綜合利用：將石油加熱煉制，利用石油中各成分的沸點不同，將它們分離，可得到不同的產(chǎn)品，這個過程叫石油的分餾，是物理變化。 辨誤區(qū) 煤、煤氣與罐裝煤氣的區(qū)別 ①煤是生活中常用的燃料，但由于煤燃燒對空氣的污染嚴(yán)重，因此可把煤加工成煤氣使用。煤氣的主要成分是氫氣、甲烷、一氧化碳等；②罐裝“煤氣”不是煤氣而是液化石油氣，它是石油化工的一種產(chǎn)品，主要成分有丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等物質(zhì)。 ③天然氣 a．成分 天然氣的主要成分是甲烷(CH4)，還含有其他的氣態(tài)碳?xì)浠衔?，屬于混合物? b．甲烷的性質(zhì) 性質(zhì) 描述 物理性質(zhì) 無色、無味的氣體，難溶于水，密度比空氣小 化學(xué)性質(zhì) 易燃燒，產(chǎn)生明亮的藍(lán)色火焰，放出熱量，化學(xué)方程式： CH4＋2O2CO2＋2H2O ④沼氣 沼氣的主要成分也是甲烷，它可以由秸稈、雜草、人畜糞便等放在密閉的沼氣池中發(fā)酵產(chǎn)生，屬于可再生資源。人們可利用沼氣煮飯、發(fā)電，沼氣肥是很好的農(nóng)家肥。沼氣的利用為農(nóng)民解決了燃料問題，又改善了人們的生活環(huán)境。 煤、石油、天然氣都是化石燃料，均不可再生，哪種燃料較清潔呢？ 是天然氣啊，因為它既不含硫，又不　　含氮，不會產(chǎn)生二氧化硫和二氧化氮，它　還是氣體燃料，燃燒更充分。 【例2—1】以下說法違背科學(xué)事實的是(　　) A．煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上最主要的化石燃料，它們都是混合物 B．把煤隔絕空氣加強熱制取焦炭是化學(xué)變化 C．石油加熱蒸餾出多種產(chǎn)品是化學(xué)變化 D．煤燃燒時產(chǎn)生污染的元素是硫和氮 解析：三大化石燃料都是混合物，煤炭組成以碳元素為主；石油組成以眾多有機物為主；天然氣以CH4為主。煤隔絕空氣加強熱屬于煤的干餾，是化學(xué)變化，石油蒸餾分離是物理變化。煤中含有S、N等雜質(zhì)元素，燃燒時產(chǎn)生大氣污染物SO2、NO2等。 答案：C (2)合理利用與開發(fā)化石能源 ①化石能源不可再生，越來越難以滿足人類的需求。 ②使燃料充分燃燒的措施： 一是燃燒時要有足夠多的空氣； 二是燃料與空氣要有足夠大的接觸面積。 ③充分燃燒的優(yōu)點：使燃料充分燃燒，對于節(jié)約能源、減少環(huán)境污染非常重要。 ④不充分燃燒的缺點：產(chǎn)生的熱量減少，浪費資源，產(chǎn)生CO等物質(zhì)，污染空氣。 ⑤新型化石能源——可燃冰 可燃冰主要含有甲烷水合物，可以燃燒?？扇急鶎⒊蔀槲磥硇履茉?，但目前在開采技術(shù)上還存在著困難。 釋疑點 可燃冰是可燃燒的冰嗎　可燃冰不是冰，其主要成分為甲烷水合物，燃燒反應(yīng)為CH4＋2O2CO2＋2H2O。 【例2—2】學(xué)校食堂為了讓煤充分燃燒，達(dá)到節(jié)能減排的目的，下列措施中正確合理的是(　　) A．增加煤的用量 B．粉碎煤塊 C．提高鍋爐的耐熱性 D．減少空氣通入量 解析：解答本題的關(guān)鍵是明確：①燃料充分燃燒時要有足夠多的空氣；②燃料與空氣要有足夠大的接觸面。粉碎煤塊的目的是增大煤與空氣的接觸面積。 答案：B 3．使用燃料對環(huán)境的影響 (1)煤的燃燒 ①煤的燃燒產(chǎn)生的空氣污染物 煤的燃燒產(chǎn)生 的空氣污染物 固體污染物 粉塵 氣體污染物 SO2、NO2、CO ②酸雨的形成、危害及防治措施 酸雨的 形成 煤燃燒時會排放出SO2、NO2等污染物，這些氣體溶于雨水中，會形成酸雨 酸雨的 危害 ①危害人體健康；②造成水體酸化，影響水生動植物生長；③破壞土壤、植被、森林；④腐蝕金屬及建筑物 酸雨的 防治 ①減少SO2等氣體向大氣的排放；②開發(fā)新能源；③使用脫硫的燃料 辨誤區(qū) 酸雨的形成與CO2有關(guān)嗎　酸雨是由SO2、NO2等污染物引起的，與CO2無關(guān)。 (2)汽車用燃料的燃燒 ①汽車尾氣中含有的主要污染物 一氧化碳、未燃燒的碳?xì)浠衔?、氮的氧化物、含鉛化合物和煙塵等大氣污染物。 ②減少汽車尾氣對空氣污染的措施 a．改進發(fā)動機燃燒方式，使汽油充分燃燒。 b．使用催化凈化裝置，使有害氣體轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。 c．使用無鉛汽油，禁止含鉛物質(zhì)排放。 d．使用清潔能源，例如壓縮天然氣(CNG)和液化石油氣(LPG)，在汽油中添加適量酒精制成乙醇汽油等。 e．在管理上加大檢測尾氣的力度，禁止尾氣沒有達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的汽車上路。 (3)化石燃料燃燒造成空氣污染的原因 ①燃料中的雜質(zhì)如硫、氮等燃燒時，產(chǎn)生空氣污染物，如SO2、NO2等。 ②燃料燃燒不充分，產(chǎn)生一氧化碳。 ③未燃燒的碳?xì)浠衔锛疤剂?、塵粒等排放到空氣中。 (4)車用乙醇汽油 ①乙醇(C2H5OH)俗稱酒精，可通過高粱、玉米和薯類等發(fā)酵、蒸餾制得，屬于可再生能源。 ②乙醇有可燃性，燃燒時放出大量的熱，可用作酒精燈、內(nèi)燃機的燃料。 C2H5OH＋3O22CO2＋3H2O ③車用乙醇汽油：將乙醇和汽油按照一定的比例混合形成的一種汽車燃料，屬于混合物，可節(jié)省石油資源和有效地減少汽車尾氣的污染，還可促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。 【例3】酸雨是當(dāng)今嚴(yán)重的環(huán)境污染之一，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是過度燃燒煤和石油。以下措施中，能減少酸雨產(chǎn)生的是(　　) ①少用煤炭作燃料?、诎压S的煙囪升高 ③燃料脫硫　④將酸化的土壤加石灰改良?、堇锰柲荛_發(fā)氫能源 A．①②③⑤　 　B．①③⑤ C．②③④ D．③④⑤ 解析：酸雨主要是由SO2、NO2等物質(zhì)造成的，只要減少SO2、NO2等物質(zhì)的排放就能減少酸雨的形成，所以①③⑤都正確；②中煙囪的升高不能減少SO2、NO2等物質(zhì)的排放，所以②錯誤；④中將酸化的土壤加石灰改良，屬于治理污染的措施，不能吸收空氣中的SO2、NO2，故錯誤。 答案：B 4．能源的利用和開發(fā) (1)氫能源 ①優(yōu)點：氫氣本身無毒；完全燃燒時放熱量多；燃燒后產(chǎn)物是水，無污染。 ②實驗室制法 藥品和反應(yīng)原理 鋅粒和稀硫酸 Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑ 反應(yīng)裝置 收集裝置 ③目前大量使用氫能源存在的困難是氫氣的制取成本高和貯存困難。 (2)其他能源 太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕?、生物質(zhì)能和核能。這些能源的利用，可以部分解決化石能源面臨耗盡的問題，并減少對空氣的污染。 【例4】(湖南株洲中考)2011年3月日本大地震導(dǎo)致了核泄漏的重大災(zāi)難，引發(fā)了全球?qū)δ茉撮_發(fā)利用的大討論，下列說法正確的是(　　) A．核能是目前最安全、最清潔，最主要的能源 B．大量開采化石燃料以滿足社會發(fā)展的需要 C．大量電解水生產(chǎn)氫氣是開發(fā)氫能的唯一途徑 D．推廣使用太陽能、風(fēng)能可以減少對環(huán)境的污染 解析：目前最清潔的能源是太陽能；化石燃料屬于不可再生能源，應(yīng)該合理開發(fā)利用；電解水制氫氣需要耗費大量電能，不可取，故A、B、C均錯誤。 答案：D 5．能源、資源、環(huán)境、經(jīng)濟與社會的可持續(xù)發(fā)展 目前，在生活和生產(chǎn)中，傳統(tǒng)能源是化石燃料。傳統(tǒng)能源存在利用率低、污染嚴(yán)重、易引發(fā)溫室效應(yīng)等缺點。 (1)化石燃料不可再生，儲量有限，且污染嚴(yán)重。所以，我們需要尋找新能源，這些能源的標(biāo)準(zhǔn)是廉價、易得、環(huán)保，有利于社會的可持續(xù)發(fā)展。 (2)煤、石油、天然氣、乙醇都是含碳的燃料，大量燃燒會使大氣中二氧化碳含量升高，導(dǎo)致溫室效應(yīng)。 (3)氫氣燃燒無任何污染。 【例5】(實際應(yīng)用題)煤、石油在地球上的蘊藏量是有限的，因此人類必須(　　) A．用電解水的方法制得氫氣作能源 B．大量砍伐樹木作燃料 C．開發(fā)太陽能、核能等新能源 D．停止使用煤、石油 解析： A 電解水制氫氣，能耗大、速率慢，得不償失 B 大量砍伐樹木會破壞生態(tài)環(huán)境 C √ 開發(fā)利用新能源是解決能源危機的措施之一 D 目前情況下不能停止使用煤和石油 答案：C 6．氫氣、一氧化碳和甲烷的比較 (1)相同點 ①都是可燃性氣體。 ②點燃前一定要檢驗純度。 (2)不同點 ①火焰顏色：氫氣為淡藍(lán)色；一氧化碳為藍(lán)色；甲烷為明亮的藍(lán)色。 ②燃燒產(chǎn)物：氫氣燃燒生成水；一氧化碳燃燒生成二氧化碳；甲烷燃燒生成水和二氧化碳。 ③是否有還原性：氫氣、一氧化碳有還原性，甲烷無還原性。 ④物質(zhì)類別：氫氣是單質(zhì)，一氧化碳和甲烷是化合物。 (3)鑒別方法 根據(jù)火焰顏色不易鑒別氫氣、一氧化碳和甲烷。三種氣體燃燒產(chǎn)物不同，可根據(jù)三種氣體的在空氣中的燃燒產(chǎn)物不同來鑒別。 ①鑒別原理 只生成水的是氫氣；只生成二氧化碳的為一氧化碳；生成水和二氧化碳的是甲烷。 ②操作方法：在火焰上方罩一干燥的冷燒杯，若觀察不到有水霧出現(xiàn)，證明該氣體是一氧化碳。若觀察到有水霧出現(xiàn)，再迅速把燒杯倒過來，向燒杯內(nèi)注入少量澄清石灰水并振蕩，石灰水變渾濁的，該氣體是甲烷；不變渾濁的，該氣體是氫氣。 【例6】(探究題)查閱資料知：①CuSO4是白色粉末，遇少量水可轉(zhuǎn)化為藍(lán)色晶體，在實驗中常用于檢驗是否有水存在，②CH4與CuO不反應(yīng)。又知某氣體X是由H2、CH4、CO中的一種或幾種組成的，為驗證氣體成分，現(xiàn)設(shè)計了如下圖所示的裝置進行實驗。 (1)若甲中CuO由黑色變成亮紅色，乙中CuSO4不變色，丙中石灰水變渾濁，則氣體X中一定有________，一定沒有________，可能有________。 (2)若甲中CuO由黑色變成亮紅色，乙中CuSO4變成藍(lán)色，丙中石灰水無變化，則氣體X中一定有________，一定沒有________，可能有________。 (3)若甲中CuO由黑色變成亮紅色，乙中CuSO4變成藍(lán)色，丙中石灰水變渾濁，則氣體X中一定有________，可能有________。 思維流程： 解析：H2、CH4、CO中，能與CuO反應(yīng)的為H2和CO，把CuO還原成Cu。H2若與CuO反應(yīng)可生成H2O，可通過CuSO4的顏色改變來判斷是否有水生成，從而確定氣體X中是否含H2。CO與CuO反應(yīng)可生成CO2，通過石灰水是否變渾濁來判斷是否有CO2生成，進而可推測氣體X是否含CO，甲烷不與CuO反應(yīng)，所以它就成為可能存在的氣體。 答案：(1)CO　H2　CH4　(2)H2　CO　CH4　(3)H2和CO　CH4 7．比較氫氣、氧氣、二氧化碳的實驗室制法 氫氣 氧氣 二氧化碳 裝置 ① ② ③ 原料 鋅與稀硫酸 H2O2與MnO2或 KMnO4或KClO3與MnO2 大理石與 稀鹽酸 收集 向下排空氣法 或排水法 向上排空氣法或 排水法 向上排 空氣法 注：①： ②： ③： 【例7】(探究題)結(jié)合以下常用實驗儀器(或裝置)的示意圖，回答相關(guān)問題： (1)寫出下列裝置的名稱。A____________、D____________。 (2)用上圖ABEH儀器組裝一套裝置制O2，對應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。若用裝滿水的F收集O2，氣體應(yīng)從________(填“a”或“b”)端通入。 (3)實驗室制氫氣的化學(xué)方程式為______________________________________________； 請用上圖所示的儀器組裝一套實驗室制CO2的裝置：(填編號)________。 (4)在家里，你可用________和________(填名稱)反應(yīng)來制得CO2。 解析：用裝滿水的裝置F制取氧氣，實質(zhì)上是用排水法收集氧氣，水從長管a端流出，氣體應(yīng)從短管b端通入。(3)在實驗室中，制取二氧化碳的反應(yīng)物是固體和液體，反應(yīng)不需要加熱，因此應(yīng)選用試管(或錐形瓶)作反應(yīng)容器，并選用鐵架臺豎直固定試管，試管(或錐形瓶)口部的塞子選用G，還應(yīng)選擇長頸漏斗插入雙孔橡皮塞。因此，選用的制取二氧化碳的儀器組合是ABDG或CDG或ACDG。(4)家庭中含碳酸鈣的物質(zhì)較多，如雞蛋殼、大理石、石灰石等含豐富的碳酸鈣。家庭中常備有食醋，食醋能與碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳。小蘇打或純堿也是家庭中常備物質(zhì)，它們都能與食醋反應(yīng)生成二氧化碳。 答案：(1)鐵架臺　長頸漏斗 (2) 2KMnO4 K2MnO4＋ MnO2＋ O2↑　(或2KClO32KCl ＋ 3O2↑)　b (3) Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑　 ABDG(或CDG或ACDG) (4)小蘇打(雞蛋殼、大理石等)　白醋 8