第七单元课题2化石能源的合理利用-2024-2025学年九年级化学人教版（2024）上册

第七单元 能源的合理利用与开发 课题2 化石能源的合理利用 能源是人类活动的基础 能源发展与人类文明进步 原始社会 草木燃料 农耕时代 自然动力 工业时代 化石燃料 调查与研究 1.请调查家中目前使用的燃料,及使用燃料的炉具、灶具情况。 柴火灶 煤炉 液化气灶及液化气罐 柴草 煤 液化石油气 天然气 调查与研究 2.按照燃料的状态、形成、是否可再生、是否清洁对家用燃料进行分类,并从环保、热值等分析家用燃料的变迁原因。 状态 形成 是否可再生 是否清洁 柴草 固体 一年或多年 能再生 较清洁 煤 固体 几十万年几百万年 不能再生 不清洁 液化气 气体 由几十万年几百万年形成的石油加工而成 不能再生 不清洁 天然气 气体 几十万年几百万年 不能再生 清洁 化石能源也被称为化石燃料 煤 石油(原油) 天然气 煤、石油和天然气等化石能源是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化形成的,是 。 不可再生能源 一、化石能源的利用yi一 1.煤和石油 煤燃烧 煤 是复杂的混合物,主要含有碳元素,此外还含有氢、氧、氮、硫等元素。 +热量 煤 的综合利用 通过将煤隔绝空气加热热分解或煤与其他物质反应来实现,由此得到许多有用的物质,如焦炭、煤焦油、煤气等。煤气是由一氧化碳、氢气和甲烷等组成的混合气体,可用作居民生活燃气和化工原料。 煤的综合利用是什么变化? 煤的综合利用是化学变化 石油 主要含有碳和氢两元素。 原油 石油的综合利用 将石油加热并使用催化剂炼制,再利用各成分沸点不同进行分离,可得到多种燃料和化工原料,使石油得到综合利用。 液化石油气易燃易爆,其钢瓶内压强较大,使用时要注意安全。 石油的综合利用的部分产品 2.天然气 大庆石油 渤海油田 天然气 主要含有由碳和氢组成的气态碳氢化合物,其中主要成分是甲烷(CH4) 利用天然气熬制井盐 我国是世界上最早利用天然气的国家。明代宋应星所著的《天工开物》记载了无果古代劳动人民利用天然气熬制井盐。 【实验7-2】 (1)点燃甲烷,在火焰的上方罩一个干燥的烧杯,观察现象。 点燃甲烷前,要先检验甲烷的纯度。 (2)迅速把烧杯倒过来,向烧杯内注入少量澄清石灰水,振荡,观察现象。 如何设计实验证甲烷中含有氢、氧两种元素? 【实验7-2】 实验编号 现象 化学方程式 (1) 甲烷燃烧,烧杯内壁出现无色液滴 (2) 烧杯中的澄清石灰水变浑浊 甲烷燃烧及其产物的检验 沼气 可燃冰 沼气的主要成分是甲烷。把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵,就会产生沼气,可用作燃料。 可燃冰是在高压和低温条件下形成的,主要成分是甲烷水合物,具有热值高、储量大等优点,有望成为未来新能源。 20 40 60 煤 石油 天然气 思考与讨论 后将可能没有可开采的煤、石油和天然气。在右图中表示你的估算结果,并谈谈你对化石能源使用与开发的看法。 如果按下表所示的化石能源储量和年产量,估算大约多少年 化石能源 储量 年产量 煤 2079亿吨 41.3亿吨 石油 36.89亿吨 1.99亿吨 天然气 63393亿m3 2075.8亿m3 化石能源可能得开采年限 50.33 18.54 30.53 1.下列关于化石能源的叙述中,不正确的是( ) A.煤可用于发电 B.石油炼制可得到多种产品 C.天然气的主要成分是甲烷 D.化石能源只能通过燃烧加以利用 4.秸秆等生物质可用于生产乙醇等生物质能源。下表给出了乙醇、石油燃烧时释放的能量和二氧化碳的数据。请结合以上数据,分析这两种能源各自的优势: 能源 释放的能量/(kJ.g-1) 释放的二氧化碳/(mg.kJ-1) 乙醇 29.7 64 石油 43.7 73 二、降低化石能源的利用对环境的影响 数据来源:电力规划设计总院《中国能源发展报告2023》 2022 年我国各项能源一次消费结构占比 我国能源现状 利:改善生活 弊:环境问题 如何降低化石能源的利用对环境的影响日益引起人类的重视。 活动一:化石能源燃烧对空气造成的污染、对气候的影响 想一想:结合可燃物组成分析,燃料在发生化学反应时元素发生 了怎样的变化? 燃料种类 组成 木柴 C、H、O 等 煤 C、H、O、 S、N 等 液化石油气 C、H 等 天然气 C、H 等 可燃物+氧气 温度 达到着火点 生成物+能量 含有元素 S + O2 N H O CO2 CO SO2 NO2 H2O C 气候变暖 大气污染物 酸雨 煤、汽油、柴油燃烧时产生的二氧化硫、氮的氧化物,这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水,形成酸雨(pH<5.6) 酸雨的危害 ①酸雨 汽车发动机燃烧室燃料燃烧 汽车使用的汽油或柴油燃烧时产生的 等,会随尾气直接排放到空气中,造成污染;大量化石能源燃烧释放的二氧化碳会引起温室效应加剧,导致全球变暖;等等。 一氧化碳、未燃烧的碳氢化 合物、氮的氧化物和烟尘 ②.汽车尾气 活动二、调控燃烧反应减少对环境的负面影响 想一想:如何减少空气污染物CO的产生? 煤改气 提供 充足O2 煤块 煤球 蜂窝煤 增大接触面 想一想:如何减少空气污染物SO2的产生? 加入固硫剂制成型煤 使用脱硫煤 烟气脱硫 煤改气 煤改电 煤改气 煤改电 截至 2024 年 6 月,西气东输管道系统累计向长三角地区输送天然气突破 5 000 亿立方米,折合替代标煤 6.45 亿吨,可减少排放二氧化硫 1 272 万吨、二氧化碳 7.31 亿吨和粉尘 3.62 亿吨。 完善调控燃烧反应模型 可燃物+氧气 温度 达到着火点 生成物+能量 去除或减少 污染元素 降低碳 含量 替换其 他能源 将污染物转 化后排放 获得理想产物 增大接触面积 提供足量氧气 使燃烧更充分 调控反应速率 活动三、应用调控燃烧反应模型解决实际问题 想一想:如何减少汽车尾气的污染? 发动机中燃料充分燃烧 高压燃油嘴 (喷射雾状燃油) 汽车涡轮增压器,提高发动机进气能力 喷油嘴畅通雾化表现 改进汽车发动机的燃烧方式 汽车尾气净化装置 三元催化器 催化剂 + + 使用催化净化装置,加大尾气检测力度 推广使用电动汽车 北京冬奥会 使用的氢燃料客车 我国研制的氢能源市域列车 随着能源消耗量的增长,化石能源对环境的影响越发突出。 同时,人类巨大的能源需求也使化石能源面临枯竭的危险。 因此,开发和利用新能源已成为人类的迫切需求, 热值高 零排放 无污染 氢气是清洁的高能燃料 2024 年 5 月 3 日,长征五号遥八运载火箭成功发射嫦娥六号探测器。 我国研制的大推力 氢氧火箭发动机 长征五号采用液氧液氢低温推进剂 排水法收集氢气 向上排空气法收集氢气 实验室制取氢气 工业上一般通过电解水或以化石能源为原料制取氢气。目前,由于氢气大量制取和储运成本较高,氢气在生产和生活中还未能广泛应用。随着科技的发展,氢能源的开发和利用已取得很大进展,氢气将来可能成为主要的能源之一。 我国能源消费结构的变化趋势 能源正在向清洁低碳方向转变 我国能源的未来 太阳能 风能 地热能 潮汐能 核能 生物质能 开发和利用其他能源 我国已建成世界最大规模的清洁发电体系 可再生能源规模化利用创新技术——可再生能源制氢 将不稳定的可再生能源转化为稳定的氢能进行利用,解决可再生能 源间歇性强、波动性快的难题。 光伏电解水制氢 风电制氢 核能制氢 可再生能源规模化利用创新技术——储能 压缩空气储能 电化学储能 未来能源将向着多元化、低碳化、智能化、多极化发展 可再生能源逐步成为能源结构主体,化石能源作为辅助 2.从环境保护的角度考虑,下列燃料中最理想的是( )。 A. 乙醇 B. 汽油 C. 氢气 D. 天然气 3.天然气作为一种较清洁的燃料,已经走进城乡居民生活。请回答下列问题。 (1)与燃煤相比,使用天然气可以减少的空气污染物有 (填一种即可)。 (2)上网查阅我国化石能源的分布情况,说明西气东输工程的意义。 【课堂练习】 C SO2 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.71 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.17 $$