7.2化石能源的合理利用讲义-2025-2026学年九年级化学人教版（2024）上册

本讲义聚焦化石能源的合理利用这一核心知识点，先系统梳理煤、石油、天然气的组成与综合利用，明确甲烷的性质及可燃冰的开发前景，再分析化石能源使用对环境的影响，最终过渡到降低影响的措施及新能源（如氢能）的开发，构建“资源认识-问题分析-可持续发展”的学习支架。 该资料通过甲烷燃烧实验、氢气制取实验等活动培养学生科学探究与实践能力，结合可燃冰短文阅读等情境题提升科学思维（证据推理），融入环境影响与新能源内容渗透化学观念（物质性质决定用途、可持续发展）。课中辅助教师实验教学，课后练习题帮助学生巩固知识、查漏补缺。

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 1．认识化石能源是人类重要的资源资源，对人类生活起重要作用 2．了解化石能源使用对环境的影响；了解目前使用和开发的各种新能源。 一、化石能源的利用 1．化石能源又称化石燃料，是古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的，主要有煤、石油、天然气。化石能源都是不可再生能源。 2．煤和石油的比较 （1）煤 ①煤的组成：主要含碳元素，还含少量的氢、氮、氧、硫等元素； ②煤的综合利用：将煤隔绝空气加强热分解或与其他物质发生化学反应，得到焦炭、煤焦油和煤气。煤气是由氢气、一氧化碳、甲烷等组成的混合气体，用作居民生活燃气和化工原料。 （2）石油 ①石油的组成：主要含碳、氢元素； ②石油的综合利用：将石油加热并使用催化剂炼制，再利用各成分的沸点不同进行分离，得到多种燃料和化工原料。 ③石油炼制的产品：按沸点由高到低依次为：沥青、石蜡、润滑油、柴油、煤油、汽油、液化石油气等。 3．天然气 （1）天然气：天然气和石油是共生的，有石油的地方一般就有天然气。主要含有由碳、氢元素组成的气态碳氢化合物，其中最主要的成分是甲烷。在化石能源中，天然气是较清洁的能源。 （2）甲烷： ①化学式：CH4 ②物理性质：无色，无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。 ③化学性质：可燃性 燃烧时现象：产生蓝色火焰，罩在火焰上方的干冷的烧杯内壁出现水雾，倒转烧杯，注入少量澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊。 化学方程式：CH4+2O2点燃CO2+2H2O （3）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。 （4）未来新能源可燃冰的开发 海底埋藏着大量可燃烧的“冰”——可燃冰，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。 二、降低化石能源的利用对环境的影响 1．化石能源的利用对环境的影响 （1）形成酸雨：煤燃烧时产生二氧化硫、氮的氧化物等污染物，这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水，会形成酸雨。 （2）污染空气：汽车使用的汽油或柴油燃烧时产生的一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物和烟尘等，会随尾气直接排放到空气中，造成污染。 （3）加剧温室效应：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。 2．降低化石能源的利用对环境的影响 （1）提高燃料质量：如我国已大力推广使用脱硫煤，并在很多地区用天然气代替煤。 （2）改进使用技术：如改进生产中使用的脱硫设备；改进汽车发动机的燃烧方式，使用催化净化装置，加大尾气检测力度，推广使用电动汽车。 （3）开发和利用新能源：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。 3．氢能源 （1）氢能源的优点：氢气无毒，热值高，燃烧后的产物是水，无污染（是一种清洁的高能燃料）。 （2）氢气燃烧的化学方程式：2H2+O2 点燃 2H2O。 （3）实验室制取氢气（如图）： ①所用试剂：锌和稀硫酸； ②反应原理：Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑； ③收集方法：排水法或向下排空气法。 （4）工业制取氢气：工业上一般通过电解水或以化石能源为原料制取氢气。 （5）氢气在生产和生活中还未能广泛应用的原因：大量制取和储运成本较高。 4．其他能源：如太阳能、风能、地热能、潮汐能、核能和生物质能。 考点一：化石能源的利用 1.下列关于化石燃料的说法正确的是（ ） A．化石燃料都属于可再生能源 B．煤完全燃烧时不会产生污染 C．石油为原料能制造合成纤维 D．天然气主要成分为一氧化碳 【答案】C 2.阅读短文，回答下列问题。 可燃冰主要含甲烷水合物(由甲烷分子和水分子组成)。可燃冰与化石燃料相比，有较高的能量密度，且可燃冰燃烧热值高、充分燃烧后仅产生二氧化碳和水，几乎不会留下固体残渣，也不会产生有害气体。可燃冰主要蕴藏在深海沉积物和陆地永久冻土中，由水和天然气在高压和低温条件下结晶而成，当温度升高或压强降低时，会分解释放出可燃性气体——甲烷。可燃冰储量丰富，被视为未来化石燃料的替代品。 (1)可燃冰属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。甲烷的化学式为 。 (2)可燃冰被誉为绿色能源的原因是 ，写出甲烷完全燃烧的化学方程式： 。 (3)可燃冰形成的条件是 和 。 (4)下列说法正确的是_____(填字母)。 A．可燃冰在燃烧时，水和甲烷同时燃烧放出热量 B．升温或压强降低时，甲烷分子体积增大 C．可燃冰燃烧热值高、污染小、储量丰富 【答案】(1) 不可再生 CH4 (2) 可燃冰充分燃烧后仅产生二氧化碳和水，几乎不会留下固体残渣，也不会产生有害气体 (3) 高压 低温 (4)C 考点二：降低化石能源的利用对环境的影响 1.开发和利用新能源己迫在眉睫，下列属于新能源的是（ ） A．煤 B．汽油 C．潮汐能 D．天然气 【答案】C 2．“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”是我国“十四五”规划和2035年远景目标之一，下列做法与此理念不相符的是（ ） A．提倡低碳出行 B．增加使用太阳能和核能等新能源 C．积极参与植树造林 D．深埋废旧电池 【答案】D 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 2.从环境保护的角度考虑，下列燃料中最理想的是（ ） A．天然气 B．液化石油气 C．氢气 D．乙醇汽油 【答案】C 3．实验室可用如图装置制备与收集H2。下列有关说法错误的是（ ） A．反应原理为： B．可用稀硫酸代替稀盐酸制取氢气 C．关闭旋塞后H2将反应液压入长颈漏斗中 D．用向上排空气法代替图中的收集方法 【答案】D 4．氢能是公认的高热值清洁能源。目前，氢气的来源如图1所示。化石资源制氢最为成熟。水煤气变换反应：CO+H2OCO2+H2，是化石资源制氢过程中的重要反应之一，科学家研究了在不同温度下，多种催化剂对水煤气变换反应中CO转化率的影响，结果如图2所示。 电解水制氢过程简便，但造价高昂，利用太阳能制氢是未来的发展方向，“人造太阳”的探索也就应运而生，我国“人造太阳”大科学装置“东方超环”利用的是核聚变，当氘、氚核聚变温度达到1亿摄氏度、持续时间超过1000秒，就能形成持续反应，为水分解提供能量。除了氢气的生产，其运输、储存和利用等仍面临诸多挑战，需要人们不断探索。依据文章内容回答下列问题： （1）目前氢气的主要来源是 。 （2）写出电解水的化学方程式： 。 （3）根据表中信息可知氘、氚都属于氢元素，理由是 。 原子种类 质子数 中子数 核外电子数 氘 1 1 1 氚 1 2 1 （4）下列说法正确的是_______(填序号)。 A．α﹣MoC可使CO转化率接近100% B．水电解制氢的不足是造价高昂 C．利用太阳能制氢是未来发展方向 D．“东方超环”利用核聚变提供能量 【答案】（1）化石资源制氢 （2）2H2O2H2↑+O2↑ （3）质子数相同，都是1 （4）BCD 学科网（北京）股份有限公司 $$