第二节 化石燃料的利用（教学课件）化学鲁教版2024九年级上册

该初中化学课件聚焦化石燃料的燃烧与综合利用，涵盖其形成、成分、燃烧产物及煤的焦化液化气化、石油分馏等核心知识。以电影《流浪地球》场景导入，衔接现实能源应用，构建从性质到利用的知识支架。 其特色在于融合化学观念（如结构决定性质）、科学思维（对比化石燃料污染数据）与科学态度（环保意识），通过燃料选择讨论、活性炭用途分析等活动，助学生形成知识网络，提升教师教学效率与学生应用能力。

第六元 控制燃烧 第二节 化石燃料的利用 九年级化学 上册·鲁教版2024 学习内容导览 化石燃料的综合利用 2 化石燃料的燃烧 1 2 明·学习目标 1.能说出化石燃料的主要成分、形成过程及不可再生性，了解煤的焦化、液化、气化等综合利用方式以及石油分馏的产物和用途。 2.通过分析化石燃料的利用及能源消费趋势图，培养从图表中获取信息、分析问题的能力。经历“选择合适燃料”“认识碳单质” 等探究活动，学会运用对比、归纳的方法分析物质的性质与用途。 3.体会化石燃料综合利用对社会发展的重要意义，树立节约能源、合理利用资源的意识，认识到清洁能源开发对环境保护和可持续发展的重要性。 3 引·新课导入 在电影《流浪地球》里，人类为了生存，计划点燃木星上的氢气来推动地球脱离险境，这一震撼场景让我们看到燃料的力量。而在我们现实生活中，煤、石油、天然气这些化石燃料，就像地球的 “能量基石”，支撑着我们的生产生活。 它们是如何形成的？又有着怎样的利用方式？ 4 化石燃料的燃烧 01 探·知识奥秘 一、化石燃料的燃烧 化石燃料的形成 说到燃料，大家不会陌生，柴草、木炭、煤、汽油、柴油、天然气、管道煤气、酒精等都是我们熟悉的燃料，它们燃烧后都能够提供能量。其中，煤、石油和天然气等是埋藏在地下的不可再生的化石燃料。它们是由远古时代的生物体被埋入地下后，经过亿万年的时间，在地球内部的热量和压力的作用下缓慢形成的。 亿万年前，植物经光合作用将太阳能转化为化学能，待动、植物死后，其内在的碳氢元素就以化石的形式保留下来，这便是能源作为燃料的基础。随着化石越埋越深，地壳中的高温高压会将化石分解，由于形成化石的原材料和位置都不同，便形成了气态的天然气，液态的石油和固态的煤。 除了可燃性，这些化石燃料还有哪些性质?人类是如何利用这些性质的? 6 探·知识奥秘 一、化石燃料的燃烧 化石燃料的形成 煤炭就是由植物残体经过长时间分解而形成的；石油和天然气则是由海洋动物和植物的遗体，在地壳深处被压力和地热作用转化而成的。 以上三种化石燃料的成分中，都包含了最基本的碳元素（C）、氢元素(H)、氧元素（O）和氮元素（N）等。 7 探·知识奥秘 一、化石燃料的燃烧 化石燃料的形成 化石燃料（不可再生资源） 煤 石油 天然气 化石燃料是古代生物埋在地下，长期在空气不足、高温高压下经过复杂的变化逐步形成的。 煤的形成 石油和天然气的形成 8 探·知识奥秘 一、化石燃料的燃烧 化石燃料的燃烧 煤、石油、 天然气 碳氢化合物 成分 CO2+H2O 燃烧 释放能量 C、O组成的高能量物质 火电厂发电示意图 世界上多数国家利用的能量(如热能、电能等)主要来自化石燃料的燃烧。例如在我国，很大一部分电能是由煤燃烧产生的热能转化而来的。 9 探·知识奥秘 一、化石燃料的燃烧 石油的分馏 用来驱动汽车、飞机和轮船的燃料主要是从石油中分离出来的汽油、航空煤油和等。 石油分馏是将石油中几种 的混合物分离的一种方法，属于 。 石油分馏的过程： 工业上先将石油加热至400℃~500℃之间，使其变成蒸气后输进分馏塔。在分馏塔中，位置愈高，温度愈低。石油蒸气在上升途中会逐步液化，冷却及凝结成液体馏分。分子较小、沸点较低的气态馏份则慢慢地沿塔上升，在塔的高层凝结，例如燃料气、液化石油气、轻油、煤油等。分子较大、沸点较高的液态馏份在塔底凝结，例如柴油、润滑油及蜡等。在塔底留下的黏滞残余物为沥青及重油，可作为焦化和制取沥青的原料或作为锅炉燃料。 不同沸点 物理变化 10 探·知识奥秘 一、化石燃料的燃烧 化石燃料的危害 煤、汽油、煤油、柴油和液化石油气等燃料 除了含有碳、氢元素外，还含有少量的硫、氮元素 燃烧生成二氧化硫和氮氧化物，污染空气 汽车尾气 工厂排放 图中为三大化石燃料的燃烧产物对比数据 从中你能得出哪些结论？ 污染物排放方面：在粉尘颗粒、二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳这几种污染物的排放上，煤炭的排放量显著高于石油，石油又高于天然气。 温室气体排放方面：煤炭燃烧产生的温室气体最多，石油次之，天然气最少。 整体污染程度方面：从污染物和温室气体的综合排放来看，煤炭的污染程度最高，石油次之，天然气是三者中污染最小的化石燃料。 11 探·知识奥秘 一、化石燃料的燃烧 化石燃料的危害 天然气的主要成分是甲烷，是一种清洁能源。用压缩天然气(CNG)驱动汽车，能够显著改善汽车尾气带来的污染现象。我国有些农村地区把农作物的秸秆、杂草、人畜粪便等储存在密闭的池子中发酵，可以产生沼气。沼气的主要成分也是甲烷。 《世界能源统计评论》报告显示，尽管化石燃料在全球能源结构中的占比有所下降，2023年全球化石燃料消耗量和能源排放量仍创下历史新高。当前，全球气温已上升至1.5摄氏度，虽然可再生能源的规模不断扩大，但人们对化石燃料的需求仍在增长，这是在低碳能源转型过程中面临的一大问题。科学家表示，气温增幅若超过1.5摄氏度，气温升高、干旱和洪水等气候灾害带来的影响将更加严重。 12 探·知识奥秘 一、化石燃料的燃烧 选择合适的燃料 不同的燃料，成分不尽相同，性质存在差异，使用和储运方法也不同，没有任何一种燃料是最理想的。 煤炭廉价、易于贮存和运输，但难以点燃且燃烧时会产生黑烟和灰尘 天然气热值高，燃烧时不会污染环境，但是不易储存和运输 思考与讨论：在选择燃料时要综合考虑哪些方面的因素呢？ 小组内讨论并根据下列表格中的数据，选择不同场景下可应用的合适的燃料 13 探·知识奥秘 一、化石燃料的燃烧 选择合适的燃料 会产生多少烟 会剩下多少灰烬 是否易于点燃 是否生成污染性气体 能释放多少能量 是否能稳定地燃烧 是否容易获取 价格是多少 使用是否安全 是否易储存和运输 选择燃料要考虑的因素 14 探·知识奥秘 一、化石燃料的燃烧 选择合适的燃料 燃料 每1000KJ热量 的花费 点燃难度 燃烧时 干净与否 使用的安全性 主要运输方式 煤炭 1.0 难 脏 安全 汽车、火车、轮船 天然气 3.5 易 干净 泄露会导致爆炸 专用管道 酒精 5.0 易 非常干净 易燃 可引发火灾 瓶装或桶装后汽车运输 木炭 2.0 难 比较干净 安全 袋装后汽车运输 讨论：烧烤食物、家庭做饭、冬季住宅供暖分别可选择什么燃料?你的理由是什么? 15 探·知识奥秘 一、化石燃料的燃烧 选择合适的燃料 点燃难易与燃烧特性 木炭点燃难度适中，且燃烧时能持续提供热量，适合烧烤这种需要稳定热量的场景 烧烤时常用木炭，主要原因有以下几点： 干净程度 木炭燃烧时比较干净，不会像煤炭那样产生大量脏污的烟尘，能减少对食物和环境的污染。 安全性 木炭使用时安全性较高，不会像燃料酒精那样易燃引发火灾，也不会像天然气那样存在泄漏爆炸的风险。 运输与使用便利性 木炭可袋装后通过汽车运输，在烧烤场景中便于携带和使用 16 探·知识奥秘 一、化石燃料的燃烧 选择合适的燃料 家庭做饭时常用天然气，主要原因有以下方面： 天然气点燃容易，燃烧时干净，不会对厨房环境造成过多污染；通过专用管道运输，供应稳定，能满足城市居民日常做饭对便捷性和清洁性的需求；虽然存在泄漏爆炸风险，但只要规范使用燃气设备，安全性是有保障的。 城市及乡村居民供暖燃料使用对比 燃料类型 适用场景 单位采购成本 热效率（约） 环保性 核心优势 主要劣势 煤炭 城市集中供暖 800-1200 元 / 吨 85%-90% 较好 成本低、资源足、供能稳 需配套环保设备占地大 天然气 乡村 “煤改气” 3.5-4.5 元 / 立方米 90%-95% 优 清洁无污染、燃烧效率高 成本高、依赖管网 煤炭安全性较高，燃烧时能释放大量热量，虽然点燃难度稍大、燃烧有一定污染，但能满足居民住房冬季供暖的基本需求，且供能稳定资源充足，对供暖设施的要求相对较低。 17 理·核心要点 化石燃料 (1)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。化石燃料都是不可再生能源。 (2)天然气的主要成分是甲烷，是一种清洁能源。 (3)石油利用需要进行分馏，将石油中几种不同沸点的混合物分离的一种方法，属于物理变化。 化石燃料的危害 (1)煤、汽油、煤油、柴油和液化石油气等燃料中，除了含有碳、氢元素外，还含有少量硫、氮等元素。 (2)它们在燃烧时会转化为二氧化硫和氮的氧化物，释放到大气中，造成环境污染。 燃料的选择 选择燃料有诀窍，热值够高是首要。 点燃难易要知晓，燃烧洁净污染少。 使用安全不能少，获取运输需便捷。 成本合理要记牢，燃烧稳定供热好 化石燃料的燃烧 18 1．下列说法正确的是（ ） A．石油是一种纯净物 B．沼气是不可再生资源 C．煤燃烧时只生成二氧化碳 D．将煤作为燃料，主要是利用碳元素与氧反应所放出的热量 析·典型范例 D 2．合理利用化石能源，是人类不断探索的课题。如图所示为某城市家用燃料的发展历程（括号内为燃料的主要成分）。下列有关说法不正确的是（ ） A．煤、天然气都属于不可再生能源 B．等质量的甲烷和液化石油气所含分子个数相等 C．以上燃料燃烧时均放出热量 D．燃料越来越清洁、安全 析·典型范例 B 蜂窝煤（C）→液化石油气（C3H8）→管道煤气（CO、H2、CH4）→天然气（CH4） 化石燃料的综合利用 02 探·知识奥秘 二、化石燃料的综合利用 随着化学科学的发展，人们认识到化石燃料不仅是优质的能量来源，还是宝贵的化工资源。化学家和化学工程师们以石油为原料，开创了辉煌的石油化学工业。 他们改变石油中的分子，使大分子断裂为小分子，再将小分子按需要组合成大分子，从而把石油转化成塑料、合成橡胶、合成纤维、药物和染料等。 所以，人们把石油称为“工业的血液”。从眼镜、足球，到染发剂、阿司匹林、人工心脏瓣膜……我们的生活已经离不开石油化工产品。 石油——工业的血液 石油中的大分子 原油 小分子 断裂 大分子 重组 塑料、合成橡胶、合成纤维、药物、燃料等 工业的血液 眼镜、光盘、足球、染发剂、阿司匹林、人工心脏瓣膜 22 探·知识奥秘 二、化石燃料的综合利用 煤——工业的“粮食” 我国的能源资源现状是“富煤、贫油、少气”,煤炭储量占我国化石能源总储量的90%以上。能源消费结构也以煤为主，煤炭消费占比远超世界平均水平。 煤炭的储量超过1万亿吨，占我国化石能源总储量的90%以上。占我国总能源消费中的70%左右。煤炭燃烧带来的资源浪费和环境污染非常严重，实现对煤的综合利用已是当务之急。 23 探·知识奥秘 煤——工业的“粮食” 二、化石燃料的综合利用 煤 气化 使煤在氧气不足的情况下不充分燃烧 焦化 在隔绝空气的情况下加强热使煤分解 液化 在高温、高压、催化剂等的作用下使煤发生裂解并加氢 燃料气、化工原料 焦炭 煤焦油 焦炉气 金属冶炼、制造电极 化工原料 CO、H2、CH4、CO2 汽油 煤油 柴油等 CO H2 CH4等 液体燃料 当前，煤的综合利用主要有煤的焦化、液化和气化，其产物是化肥、农药、合成材料及冶金等领域的重要原料。 24 探·知识奥秘 化石燃料的综合利用 二、化石燃料的综合利用 随着人们对生态环境要求的不断提高，能源体系也将发生结构性变化，清洁化、低碳化是未来燃料发展的重要方向。 我们的现状 到2035年，全球升温将超过1.5℃，到2100年将面临 2.5℃的升温 2X 在过去的十年里海平面上升的速度翻了一倍 我们需要 到2030年实现大幅度、快速、持续的减少43%的温室气体排放，到2050年实现净零排放 15X 2010-2020年间，拥有约33亿-36亿人口的高度脆弱地区因自然灾害造成的人口死亡率是低脆弱地区的15倍 25 探·知识奥秘 清洁能源 二、化石燃料的综合利用 科学家们一方面大力研发化石燃料的高效清洁利用技术，另一方面积极探索其他可再生的替代能源，尤其是污染性小的绿色能源，如氢能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能和核能等，以保持人类社会与自然的和谐可持续发展。 太阳能 风能 核能 地热能 水能 生物质能 新能源 类型 优势 挑战 氢能 零排放 效率高 储存难 成本高 太阳能 可再生 无污染 受天气影响 转化低 风能 可再生 成本低 不稳定 占地广 生物质能 废物利用 环保 产量低 周期长 26 探·知识奥秘 认识碳单质 二、化石燃料的综合利用 在自然界中，大量碳元素是以化合态的形式存在于化石燃料中，而以单质形式存在的有金刚石、石墨等。你还了解哪些碳单质?它们具有什么特性? 金刚石 石墨 C60 金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但其结构不同，导致性质差异巨大。金刚石是天然存在最硬的物质，而石墨则很软、有滑腻感，还具有优良的导电性能。 由于天然金刚石资源稀少，价格昂贵，人工制造金刚石成了人们的梦想。直至20世纪30年代，在高温高压催化剂的条件下，人们实现了将石墨转化为金刚石，开启了人造金刚石的工业化生产之路。 化学变化 27 探·知识奥秘 认识碳单质 二、化石燃料的综合利用 C60的发现过程 长期以来，人们认为由碳元素组成的单质只有金刚石和石墨两种。1985年，在对石墨的激光气化产物进行研究时，意外地观测到了过去未曾发现的现象，这引起了科学家的好奇。他们经过反复研究，终于发现了由60个碳原子构成的碳的另一种单质——C60分子，并确定了其足球状结构。 C60的发现开辟了一个全新的碳世界，科学家们相继又发现了一些新的碳单质，如C50、C70、C240、碳纳米管等。C60的独特结构决定了它具有一些特殊的物理和化学性质， 在超导、催化、材料、医学等领域具有广阔的应用前景。C60的发现是20世纪的重大科学发现之一。 C60的发现过程给了你什么启示？ 28 探·知识奥秘 认识碳单质 二、化石燃料的综合利用 木炭 活性炭 焦炭 焦炭、木炭、活性炭和炭黑主要成分也是 ，结构与石墨类似。 木炭、活性炭有 的结构，因此有 ，活性炭的吸附作用比木炭强。 活性炭的应用：可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；水的净化处理；冰箱去味；吸附装修产生的有害气体。 碳单质 疏松多孔 吸附性 结构 性质 用途 决定 决定 29 探·知识奥秘 认识碳单质 二、化石燃料的综合利用 全球能源演化与趋势 人类社会的发展离不开优质能源的开发和先进能源技术的使用，能源转型是人类文明发展和进步的驱动力。第一次能源转型开启了煤炭的利用，催生了人类文明进入“蒸汽时代”;第二次能源转型开启了石油和天然气的大规模利用，保障了人类文明相继进入“电气时代”和“信息时代”;第三次能源转型以新能源替代化石能源，将推动人类文明“智能时代”的来临。 30 理·核心要点 化石燃料的综合利用 石油的综合利用 未来燃料发展的重要方向 （1）清洁化、低碳化是未来燃料发展的重要方向。 （2）污染性小的绿色能源，如氢能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能和核能等，以保持人类社会与自然的和谐可持续发展。 人们把石油称为“工业的血液”。改变石油中的分子，使大分子断裂为小分子，再将小分子按需要组合成大分子，从而把石油转化成塑料、合成橡胶、合成纤维、药物和染料等。 煤的综合利用 （1）我国的能源资源现状：“富煤、贫油、少气”。煤炭储量占我国化石能源总储量的90%以上。 （2）煤的综合利用主要有煤的焦化、液化和气化，其产物是化肥、农药、合成材料及冶金等领域的重要原料。 认识碳单质 （1）金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质 （2）物理性质有明显差异的原因：原子的排列方式不同 31 1．下列有关能源利用的说法错误的是（ ） A．电动汽车使用的电能都来自可再生能源 B．石油炼制可得到汽油、煤油和柴油 C．可燃冰的利用有利于缓解传统化石能源的短缺 D．煤燃烧产生的二氧化硫会导致酸雨的形成 析·典型范例 A 2．碳单质存在的形式多种多样，除了金刚石、石墨之外，科学家们又相继发现了一些新的碳单质如C60、C70、C90。下列对于碳单质的认识中，正确的是（ ） A．石墨转化为金刚石属于物理变化 B．金刚石、石墨、结构相同 C．所有的碳单质都能导电 D．C60、C70、C90等碳单质是一种未来革命性材料 析·典型范例 C 理·核心要点 化石燃料的利用 化石燃料的燃烧 化石燃料的综合利用 化石燃料 (1)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。化石燃料都是不可再生能源。 (2)天然气的主要成分是甲烷，是一种清洁能源。 (3)石油利用需要进行分馏，将石油中几种不同沸点的混合物分离的一种方法，属于物理变化。 化石燃料的危害 (1)煤、汽油、煤油、柴油和液化石油气等燃料中，除了含有碳、氢元素外，还含有少量硫、氮等元素。 (2)它们在燃烧时会转化为二氧化硫和氮的氧化物，释放到大气中，造成环境污染。 石油和煤的综合利用 改变石油中的分子，使大分子断裂为小分子，再将小分子按需要组合成大分子，从而把石油转化成塑料、合成橡胶、合成纤维、药物和染料等。 煤的综合利用主要有煤的焦化、液化和气化，其产物是化肥、农药、合成材料及冶金等领域的重要原料。 未来燃料发展的重要方向 清洁化、低碳化是未来燃料发展的重要方向。污染性小的绿色能源，如氢能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能和核能等，以保持人类社会与自然的和谐可持续发展。 34 1．坚定不移走生态优先、绿色发展之路，要打好节能减排和环境治理攻坚战。下列做法与此不相符的是（ ） A．推广新能源汽车的使用 B．鼓励烧烤摊露天经营 C．合理使用农药、化肥以保护水生生态系统 D．老城区积极进行雨污分离管网改造 析·典型范例 B 2．运载火箭的代际不同，其推进剂组合也不相同，如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．第一代推进剂主要是火药，火药中含有硫磺、硝酸钾、木炭等，它是混合物 B．第二代推进剂主要采用N2O4和C2H8N2，在点燃条件下可能生成CO2、N2和水 C．第三代推进剂主要以液氧煤油为主，煤油可以通过石油分馏这一化学变化获得 D．第四代推进剂以液氢液氧为代表，采用液氢液氧作为动力来源更加环保清洁 析·典型范例 C THANKS! 谢谢观看 九年级化学 上册·鲁教版2024 Lavf58.46.101 $