内容正文:
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
第1课时
大鹿化学
1
甲烷的可燃性和主要用途
2
化石能源的种类、组成及特点
1
化石能源及其合理利用
3
大鹿化学
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能源发展史
50万年
以前
火
第一次工业革命
第二次工业革命
蒸汽时代(蒸汽机/发动机)
电气时代(内燃机/电动机)
薪柴
1770-1870
煤炭
1870-1950
油气
电力
1950-2020
核与绿色能源
第三次工业革命
信息技术(互联网计算)
第四次工业革命
人工智能
(大数据/元宇宙)
2023-未来
大鹿化学
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人类进化与社会发展史也是一部能源发展史。能源种类的升级与发展是人类社会和生产力发展的推动力,能源形态与人均用能是社会进步与生活水平的显示器。
第四次工业革命(工业4.0):信息化、智能化、物联网、绿色能源(IT、ET、IoT)
3
煤炭,石油,天然气的使用,促成了工业革命,极大地推动了工业化大生产和现代化进程。那么,化石能源是如何被利用大大改善了人们的生活,促进了社会的发展?
大鹿化学
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古今对比,感受化石能源开发利用带来的巨大变化
化石能源的利用
夜晚照明
油灯
蜡烛
长信宫灯
卧式羊铜灯
电灯
手电筒
大鹿化学
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做饭取暖的燃料
古今对比,感受化石能源开发利用带来的巨大变化
化石能源的利用
柴草
木炭
煤
天然气
大鹿化学
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出行方式
汽车
飞机
牛/马
人力
古今对比,感受化石能源开发利用带来的巨大变化
化石能源的利用
大鹿化学
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化石燃料
化石能源的利用
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。
煤
石油
天然气
大鹿化学
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煤和石油
化石能源的利用
煤的形成
(复杂的混合物)
大鹿化学
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煤的组成和利用
工业的粮食
黑色的金子
主要含有碳元素,还含有氢、氧、氮、硫等元素
作为燃料,主要是利用碳与氧气反应所放出的热量
煤和石油
化石能源的利用
大鹿化学
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煤的组成和利用
焦炭:冶金工业的重要原料
煤焦油:重要的化工原料
煤气:作生活燃气和化工原料
注意:煤的干馏是化学变化
工业的粮食
黑色的金子
隔绝空气加强热
或与其他物质反应
干馏
由一氧化碳、氢气和甲烷等组成
煤和石油
化石能源的利用
大鹿化学
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煤综合利用的部分产品
电极
筑路材料
消毒剂
染料
医药
钢铁工业
气体燃料
化肥
杀虫剂
合成材料
煤和石油
化石能源的利用
大鹿化学
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陆地和海洋油气生产
大庆油田
渤海油田
煤和石油
化石能源的利用
大鹿化学
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石油的组成和利用
原油
一般是黏稠的液体
主要含有碳和氢两种元素
加热并使用催化剂
(分馏)
原理:利用各成分的沸点不同进行分离
多种燃料和化工原料,使石油得到综合利用
将石油中相对分子质量较大的分子裂解成相对分子质量较小的分子
煤和石油
化石能源的利用
大鹿化学
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液化石油气
石油炼制的部分产品和主要用途
汽油
煤油
柴油
石蜡
沥青
主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等
润滑油
煤和石油
化石能源的利用
大鹿化学
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天然气
化石能源的利用
我国是世界上最早利用天然气的国家。明代的《天工开物》记载了我国古代劳动人民利用天然气熬制井盐。
《天工开物》
记载的利用天然气熬制井盐示意图(局部)
大鹿化学
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天然气的组成和利用
主要含有碳和氢两种元素
有石油的地方,一般都有天然气存在。
最主要的成分是甲烷。
天然气
化石能源的利用
大鹿化学
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(用作燃料)
天然气的组成和利用
天然气
化石能源的利用
大鹿化学
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农村将把秸秆、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,其主要成分是甲烷,可用作燃料。
沼气的制取和利用示意图
大鹿化学
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2017年,我国在南海神狐海域进行的可燃冰试采获得成功,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、储量巨大等优点,有望成为未来新能源。
但如果开发和利用不当,有可能引发地质灾害和温室效应加剧等问题。
大鹿化学
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思考:天然气(甲烷)燃烧的产物是什么?猜想并设计方案进行验证,说出你的设计思路。
大鹿化学
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天然气(甲烷)燃烧的产物
化石能源的利用
实验探究
甲烷与氧气反应,根据元素守恒,可能生成二氧化碳和水。
猜想与假设
实验方案
大鹿化学
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点燃从导管放出的甲烷,在火焰的上方罩一个干燥的烧杯。过一会儿,观察烧杯壁上的现象。
步骤一
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。
步骤二
实验编号 现象 化学方程式
(1)
(2)
注意:在点燃甲烷前要检验纯度
天然气(甲烷)燃烧的产物
化石能源的利用
实验探究
大鹿化学
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大鹿化学
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实验分析
(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
天然气(甲烷)燃烧的产物
化石能源的利用
实验探究
大鹿化学
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实验结论
化学方程式
CH4+2O2 CO2+2H2O
点燃
甲烷具有可燃性,甲烷中含有碳元素和氢元素。
天然气(甲烷)燃烧的产物
化石能源的利用
实验探究
大鹿化学
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思考与讨论:如果按表所示的化石能源储量和年产量,估算大约多少年后将可能没有可开采的煤、石油和天然气。在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。
2021年我国化石能源基础储量和年产量
化石能源 储量 年产量
煤 2 079亿吨 41.3亿吨
石油 36.89亿吨 1.99亿吨
天然气 63 393亿立方米 2 075.8立方米
合理开采化石能源,要提高燃料的燃烧利用率,开发和利用新能源。
约50年
约19年
约31年
大鹿化学
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我国能源的空间分布
大鹿化学
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1.下列关于燃料的说法中,正确的是
A.石油是纯净物
B.化石燃料是取之不尽、用之不竭的
C.煤、石油和天然气都不是化石燃料
D.煤和石油的燃烧会造成对空气的污染
【答案】D
大鹿化学
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2.煤、石油、天然气是重要的化石燃料,下列关于化石燃料的叙述错误的是
A.石油是一种化工产品
B.将石油分馏可得到多种产品
C.将煤隔绝空气加热可制得焦炭
D.煤、石油、天然气中天然气是较为清洁的能源
【答案】A
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3.石油古称“洧水”,《汉书》中“高奴县洧水可燃”、《梦溪笔谈》中“予知其烟可用,试扫其烟为墨,黑光如漆”,下列关于“洧水”的说法错误的是
A.具有可燃性
B.是一种黏稠状液体
C.是可再生能源
D.含有碳元素
【答案】C
大鹿化学
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4.我国“富煤、少油、缺气”,利用我国自主研发的某新型甲醇合成催化剂可以将煤转化为甲醇。下列相关分析正确的是
A.煤、石油和天然气均属于可再生能源
B.该催化剂可以改变任何化学反应的速率
C.该催化剂在反应前后质量和性质都不变
D.该研究有助于弥补油气资源不足的问题
【答案】D
大鹿化学
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5.下列关于煤和石油综合利用的叙述错误的是
A.煤燃烧放出大量的热,因此煤只适宜作燃料
B.在汽油中加入一定比例的乙醇,使燃料燃烧更充分,可减少环境污染
C.煤的综合利用措施主要是化学变化,从石油中分离出汽油、柴油等属于物理变化
D.人类必须节约使用能源,并大力开发、利用新能源
【答案】A
大鹿化学
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大鹿化学
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大鹿化学
35
Lavf57.62.100
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