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【教学素材】
中国古籍中的煤
湖北省石首市文峰初级中学 刘涛(正高级教师)
【知识链接】中国是世界上煤炭产量最大的国家。中国古籍中煤的称谓演变丰富,最早见于《山海经》,称“石涅”。汉代至魏晋多称“石墨”或“石炭”,如曹操冰井台藏石墨。唐宋时期“石炭”之名盛行,苏轼《石炭行》即描写此物。南宋周密《志雅堂杂钞》首次明确“石炭即煤”,明代李时珍《本草纲目》正式采用“煤”字。此外,煤还有每、炭、石涅、黑丹、黑符、黑金、黑石脂、山炭、石炭、铁炭、香饼、青符、石墨、焦石、乌薪、乌金石、燃石等别名。
(1)春秋时期,《墨子•备穴篇》记载:“百十每,其重四十斤,然炭杜(佐)之,满炉而盖之,毋令气出”。这里的“每”字是指煤炭,利用挖地道和燃煤封闭烟熏的方式来对付入侵的敌人。
(2)西汉时期,文献最早将“煤”记载为“石涅”。《西山经•西次二经》:“女床之山,其阳多赤铜,其阴多石涅”。《中山经•中次九经》:“岷山之首,曰女几之山,其上多石涅”,“又东一百五十里,曰风雨之山,其上多白金,其下多石涅”。
(3)《前汉书•地理志》载:“豫章郡出石,可燃为薪”。这里又将石涅简称为“石”。
(4)东汉许慎的《说文解字》中没收录“煤”字,只有“炭”字,且专指木炭,不是煤炭。
(5)三国两晋南北朝时期,煤炭又叫“石墨”。
(6)6世纪上半叶,“煤炭”被称为石炭。郦道元《水经注》记载:“释氏西域记曰,屈茨北二百里有山,夜则火光,昼日但烟。人取此山石炭,冶此山铁。故郭义恭广志云,龟兹能陶冶”。《后汉书》豫章郡建城条下,在梁朝任郯令的刘昭注引“豫章”记道:“县有葛乡,有石炭二顷,可然以炊”。
(7)11世纪,煤才有“煤炭”的意思。称石炭为煤炭始于宋元之际。《元史·百官志》记载:“掌西山淘煤,羊山烧造黑白木炭,以供修建之用”。
(8)明代,官方也普遍使用“煤”字。
一、煤的用途非常广泛:
(1)作为能源,煤是火力发电的主要燃料,也可用于工业锅炉和民用取暖。
(2)在化工领域,煤通过气化、液化等技术可生产合成氨、甲醇、烯烃等化工产品。
(3)冶金方面,煤是炼焦的主要原料,用于钢铁生产。还可用于制造碳素材料、活性炭等。
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1.《汉书•地理志下》中记载:“豫章郡出石,可燃为薪”。这里的“石”就是煤。下列说法正确的是( )
A.煤进行综合利用可以减少污染
B.我国煤炭资源丰富,不存在能源短缺问题
C.煤、石油、天然气等化石燃料可以再生
D.煤是由碳元素组成的纯净物
2.《寄怀楚和尚二首》中有“铁盂汤雪早,石炭煮茶迟”。“石炭”指的是煤炭,说明我国唐代就已经大量使用煤炭。下列有关煤的叙述中不正确的是( )
A.推广使用煤液化和气化技术,可减少二氧化碳等温室气体的排放
B.煤在空气中加强热可得焦炭,煤焦油,粗苯,粗氨水和焦炉气
C.煤中含量最高的元素是C元素
D.煤的干馏是化学变化
3.中华传统文化源远流长,许多古籍中都蕴含了丰富的化学知识。
(1)《汉书•地理志》中记载“豫章郡出石,可燃,为薪”,这里的“石”就是煤。用扇子扇煤炉火焰,分析火越扇越旺的原理是 。
(2)苏轼《石炭》中记载:“投泥泼水愈光明”,指的是在高温条件下,投入的炭与灼热的水蒸气反应生成氢气和另一种可燃性气体,使得燃烧更旺,则生成的另一种可燃性气体的化学式是 。
(3)《天工开物》中记载:“凡炉中炽铁用炭,煤炭居十七,木炭居十三”。 碳还原氧化铁炼铁,是利用碳的 性。
提供充足的氧气
4.《天工开物》中记载古人挖煤时的情景“初见煤端时,毒气灼人”。指挖煤时发现一种“毒气”(现俗称瓦斯)。瓦斯的主要成分是甲烷,含少量一氧化碳、二氧化碳、硫化氢等气体,无色、易燃、有毒、密度比空气小。
(1)古人挖煤时,“巨竹凿去中节”使竹子整体贯通,此竹筒相当于实验室中的 。“其毒烟从竹中透上”先打通竹子中的节,并将一端削尖,插入煤层中,待“毒气”沿竹子内部通向高空后,矿工再下到煤井挖煤。这种做法主要利用瓦斯的物理性质是 。
(2)挖煤时“毒气”遇火会发生爆炸,主要反应的化学方程式为 。
(3)为了防止煤矿的矿井发生瓦斯爆炸事故,下列做法可行的是 (填字母)。
a.矿井内要加强通风
b.进矿前先做灯火试验
c.安装瓦斯探头传感器,监测瓦斯浓度
5.明代于谦《咏煤炭》中记载:“凿开混沌得乌金,……但愿苍生俱饱暖,不辞辛苦出山林”。古代把煤炭称为“乌金”,主要用作燃料和冶铁,现代工业上常把粗煤进行综合处理,流程如下图所示:
(1)人们使用的燃料大多来自化石燃料,如煤、 和天然气。步骤Ⅰ中“除硫”的目的是 。
(2)家用水煤气中掺入微量具有难闻气味的气体,其作用是 。写出一氧化碳完全燃烧的化学方程式 。
(3)步骤Ⅲ反应的化学方程式为 。
6.阅读下列科普短文,并回答问题:
中国是最早发现煤和利用煤作为燃料的国家。中国古籍中“煤”有很多异名,如黑丹、乌薪、炭石墨、石炭等。春秋战国时期《山海经·五藏山经》中称煤为石涅。中国开采煤始于西汉,在汉代史籍和冶铁遗址中都有证明,汉代炼炉内和旁边发现有煤渣,证明我国在西汉已经用煤冶铁了。而大规模开采及普遍使用煤炭,则见于北宋末年的记载。煤产地已分布在河南、河北、山西、安徽、山东、辽宁等地,煤用于烤火、冶铁、熔铜、铸钱、烧砖、炼油、石化等多个方面。石炭的运输工作及物价成为当时政府关切问题,“其为利益,尤倍平日”……对煤的勘探和采掘,从宋元开始,由欧洲来到中国的很多旅行家,介绍到欧洲,给欧洲人提供了怎样提取廉价燃料的材料。——摘编自吴晓煜等《中国古代煤炭开发史》等
(1)煤属于 (填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)煤的主要成分是碳,完全燃烧的化学方程式是 。
(3)将煤隔绝空气加强热,可得到许多有用的物质,通过煤的综合利用可获得多种产品,有很多用途,其中焦炭广泛应用于炼铁。下列说法正确的是 (填字母)
A.煤加工成焦炭的变化属于物理变化
B.人类只能通过燃料的燃烧获取能量
C.煤燃烧产生的二氧化碳是污染空气的主要物质
D.煤是复杂的混合物,除了含有碳、氢元素外,还含有少量硫、氮等元素
7.阅读下列科普短文,并回答问题:
煤炭的开采与利用
I.古代科技
①采煤包括探煤、排气、挖煤。煤层出现时,毒气冒出能伤人。可以将大竹简的中节凿通,削尖竹简末端,插入煤层,毒气便通过竹简往上空排出。
②运载两千多斤铁矿石,以煤炭为燃料,四个人通过风箱一起从炉底鼓风,最终将矿石熔炼成生铁。
(1)“探煤”:煤炭可以分为明煤、碎煤和末煤,它们主要由元素 (填名称)组成,属于 (填“纯净物”或“混合物”)。
(2)“排气”:煤矿中“毒气”的主要成分是甲烷(CH4),古人能用竹筒排出“毒气”的原因是 。“毒气”能伤人,推测“毒气”中可能存在的一种含碳物质是 (填化学式)。(3)“炼铁”:炉底鼓入与矿物逆流而行的空气,“逆流而行”的目的是 ;熔炼获得的生铁的硬度比纯铁 (填“大”或“小”)。
II.现代科技
为了助力“碳中和”目标,我国目前推广了“煤与瓦斯共采技术”,该技术分为两步。第一步,进行瓦斯预抽采。在采煤前通过钻孔抽取煤层气,降低井下瓦斯爆炸风险。第二步,进行瓦斯资源化利用。抽采的瓦斯(主要成分是甲烷)可与水在一定条件下反应制氢气,同时产生一氧化碳,实现“变害为宝”。我国每年通过瓦斯利用减少碳排放超1亿吨。
(4)根据题目信息,写出瓦斯与水反应的化学方程式 。
(5)从生产生活出发,列举一条助力“碳中和”目标的措施 。
参考答案
1~2.A、A;
3.(1)提供充足的氧气;(2)CO;(3)还原。
4.(1)导管;瓦斯的密度比空气小;(2)CH4+2O2 (
点燃
) CO2+2H2O;(3)ac。
5.(1)石油;减少二氧化硫的排放;(2)用作报警气体,防止燃气泄露;2CO+O2 (
点燃
)2CO2;(3)CO+2H2 (
催化剂
)CH3OH。
6.(1)不可再生;(2);C+O2 (
点燃
)CO2;;(3)D。
7.(1)碳;混合物;(2)甲烷的密度比空气小;CO;(3)增大与氧气的接触面积,使反应更快更充分;大;(4)CH4+H2O (
一定条件
)3H2+CO;(5)植树造林等。
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