7.2化石能源的合理利用学案暑假预习十九 2026-2027学年上学期九年级化学人教版

暑假预习 暑假预习十九 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 学习目标：（1）认识化石燃料，了解三大化石能源的主要元素组成。 （2）掌握含碳化石燃料完全燃烧与不完全燃烧的差异。 （3）掌握煤和石油的综合利用（煤的干馏和石油分馏的区别）。 （4）系统了解化石燃料燃烧引发的各类环境问题，包括酸雨、温室效应等，明确各类污染的形成原因与主要危害。 （5）认识常见的清洁能源与新能源，能够对比化石燃料与清洁能源的优缺点。 知识清单： 一、化石能源的利用： 1、煤和石油： ①化石能源包括： 、 、 。它们都属于 （填“可再生”或“不可再生）能源。 ②煤是复杂的混合物，主要含有 元素，此外，还含有氢、氧、氮、硫等元素。煤的综合利用，可以通过将煤隔绝空气加强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 、煤焦油、煤气等。煤气是由 、 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（煤的干馏）属于 变化。 ③石油主要含有 和 两种元素。将石油加热并使用催化剂炼制，再利用各成分的 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。石油的分馏属于 变化。 2、天然气： ①天然气的主要成分是 。 【实验7-2】（1）点燃从导管放出的甲烷，在火焰的上方罩一个干燥的烧杯，观察烧杯壁上的现象。 （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。 注意点燃甲烷前，要先 。 现象： 。 化学方程式为 。 ②沼气的主要成分是 。沼气可作为生活燃料。 ③可燃冰是在高压和低温条件下形成的，主要成分是 ，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。 二、降低化石能源的利用对环境的影响： 1、化石燃料的使用对环境造成污染： ①含硫煤燃烧产生的 溶于水会形成 。 ②汽车使用的汽油或柴油燃烧时产生的 、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大量化石能源燃烧释放的二氧化碳会引起 。 ④在使用化石能源时，可以通过提高燃料质量和改进使用技术来减少空气污染物的排放。我国已大力推广使用脱硫煤，改进生产中使用的脱硫设备，并在很多地区用天然气代替煤；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。 2、开发和使用新能源： ①氢气作为能源具有的优点有 。 ②实验室制取氢气的反应原理 。 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。 ④其他新能源：人们正在开发和利用许多其他能源，如 、 、地热能、潮汐能、核能和生物质能等，促进能源消费结构不断优化，向清洁低碳方向转变。 过关练习： 1．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 2．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 3．《汉书》中记载“高奴县洧水可燃”，《梦溪笔谈》中记载“予知其烟可用，试扫其烟为墨，黑光如漆”。“洧水”即为石油。下列关于“洧水”的说法错误的是 A．具有可燃性 B．属于纯净物 C．其成分中主要含有C、H元素 D．其不完全燃烧的产物可用于制墨 4．下图是氢氧燃料电池工作原理：与在电池装置中反应产生直流电。说法正确的是 A．该电池中发生的反应与电解水相同 B．参加反应的两种分子的质量比为2：1 C．氢气来源广泛，价格低廉，易于储存 D．该过程将化学能转化为电能 5．气体X可能是氢气、甲烷中的一种或两种，用如图所示装置验证其物质组成(无水硫酸铜为白色粉末，遇水变蓝)。下列分析错误的是 A．若仅观察到无水硫酸铜变蓝，则火焰呈淡蓝色 B．若澄清石灰水变浑浊，则无水硫酸铜一定变蓝 C．若无水硫酸铜变蓝，则气体X中一定含有氢气 D．该实验利用气体X燃烧的产物推断物质的元素 6．第十五届全运会主火炬的火种取自南海1522米深海的可燃冰，火炬主要材料为3D打印不锈钢及耐温铝合金。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。可燃冰经过降压处理后会分解出甲烷（）气体，甲烷还是重要的化工原料。 下列关于可燃冰的说法正确的是 A．可燃冰是不可再生资源 B．常温常压下，天然气和水就能结合成可燃冰 C．可燃冰和冰的性质完全相同 D．大量开采可燃冰作燃料，不会加剧温室效应 7．在“调查家用燃料的变迁与合理使用”的跨学科实践活动中，同学们绘制了以下变迁图。下列有关说法错误的是 A．“木与木相摩则燃”是因为摩擦降低了木柴的着火点 B．将煤制成蜂窝煤增大了与空气的接触面积，提高了利用率 C．液化石油气是石油炼制得到的一种产品 D．家用燃料的变迁，体现了人类对更高效、更低碳能源的需求 8．我国空间站运用自主研发的“再生生保系统”，有效保障航天员的太空生存。其中一个子系统反应的微观示意图如下，有关说法正确的是 A．参加反应的甲和乙的分子个数比为1∶1 B．物质丙由氢原子和氧原子构成 C．反应前后元素种类改变 D．物质丁具有可燃性 9．小组同学用下图装置探究制取氢气。有关叙述正确的一项是 A．制取氢气的反应为化合反应 B．收集氢气时只能使用排水法 C．实验前需检查装置的气密性 D．可用带火星的木条检验氢气 10．我国科研人员研制出一种新型多功能复合催化剂，在这种催化剂作用下，二氧化碳可以转化为汽油，转化过程如下图所示。下列说法不正确的是 A．催化剂反应前后化学性质不变 B．X的组成中一定不含氢元素 C．(CH2)n中碳、氢元素质量比为6∶1 D．该过程有助于缓解化石能源短缺问题 11．煤基纳米碳氢燃料是一种新型、高效、清洁的煤基特种燃料。在制备煤基纳米碳氢燃料的过程中，先将煤进行纳米级粉碎，再加入水和少量添加剂，变成具有液体特性的浆体，使其有更好的稳定性和流动性，便于储存、运输和使用。再向煤浆中通入氢气，煤浆中的颗粒吸附氢气，进而得到煤基纳米碳氢燃料。煤基纳米碳氢燃料在180℃时即可稳定燃烧。 若该燃料用于发电时可降低煤耗50克/千瓦时、降低二氧化碳排放量128克/千瓦时，实现煤炭节能、降耗、减污、增效的清洁化燃烧效果，助力国家实现“双碳”目标。 (1)煤基纳米碳氢燃料制备时需先将煤制成浆体，是因为________。 (2)煤浆中的颗粒具有________结构，能够吸附氢气。煤基纳米碳氢燃料中氢气燃烧的化学方程式为________。 (3)由图分析可知，在制备煤基纳米碳氢燃料时的粒径范围最好为________。 (4)燃料能够稳定燃烧原因是燃料燃烧的过程中不断放热，说明燃烧需使________。 (5)发展煤基纳米碳氢燃料的意义是________（写一点）。 12． C919客机是我国自主设计、研发并制造的大型喷气式客机，彰显了中国航空工业的进步。它以碳氢化合物为主要成分的航空煤油作为主要燃料。为应对温室气体产生所带来的环境挑战，科学家为其开发了CO2回收技术（如图1），将CO2转化为燃料，实现循环利用。飞机发动机工作原理如图2所示，空气进入燃烧室后与燃料混合燃烧，产生反冲力。未来，航空燃料有望被氨气等清洁燃料取代。 请根据以上阅读材料，回答以下问题： (1)航空煤油属于________（填“可再生”或“不可再生”）能源，其完全燃烧的产物有________。 (2)发生器1中发生反应的化学方程式为________，该反应过程中的能量转化形式为________。 (3)飞机发动机工作时，空气压缩后再进入燃烧室的微观解释是________。 (4)氨气完全燃烧产生氮气和水，从环境角度分析，与航空煤油相比，选择氨气作为燃料的优点是________。 13．某兴趣小组沿着汽车燃料发展的时间轴(如图)，开展实践探究活动。 (1)下列有关能源利用的说法中不正确的是___________(填字母) A．新能源汽车的发展减少了汽车尾气对环境的污染 B．将煤作为燃料主要是利用碳与氧气反应所放出的热量 C．煤燃烧时产生二氧化硫、氮的氧化物等污染物，会形成酸雨，酸雨对建筑物没有影响 D．大量化石能源燃烧会引起温室效应加剧，导致全球变暖 (2)蒸汽机汽车使用煤为燃料。提高煤的燃烧效率的一种方法是___________。 (3)内燃机汽车使用的汽油和柴油可通过将石油分馏而获得，石油分馏属于___________(填“物理”或“化学”)变化。柴油燃烧速度慢、稳定，所以采用高压缩比，压缩过程中空气温度会___________(填“上升”或“下降”)，柴油喷入时即燃烧，叫压缩点燃(压燃)。汽油燃烧速度快、不稳定，所以不能采用压燃。汽油机是压缩冲程结束时，利用喷油嘴上方的电子点火器产生电火花，从燃烧条件分析、电子点火器的作用是___________。 (4)设计实验证明甲烷中含有氢元素 。(简要写出实验步骤和现象) (5)“碳中和”愿景下，你认为未来汽车燃料的特点有___________。 (6)预计2025年河南人均天然气使用量约为50 kg(为方便计算数据略有调整)，其中CH4含量为96%、请计算，预计2025年河南人均燃烧CH4产生的CO2质量为多少。 14．氢能是钢铁、化工以及货运和航空业等产业实现脱碳的关键。氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。 （一）依据氢气不同制取方式，可分为“绿氢”“灰氢”“蓝氢”“紫氢”和“金氢”等。 如图带你认识“多彩”的氢。 (1)电解水制氢的反应中能量转化形式为______________。 (2)属于“绿氢”和“紫氢”的分别是________和________（填字母）。 a．风能发电制氢        b．煤燃烧发电制氢        c．核能发电制氢 (3)2024年9月，我国科学家开发了一种由介导的化学链氨分解制氢（CLADH）新工艺，氨分解转化率达到99%，而传统热催化氨分解制氢（TADH）仅为7%。相关的工艺流程如图所示。 步骤Ⅲ的分子筛只让氢分子通过而阻止其他分子通过，该操作与提纯方法________相似。 （二）储氢是实现氢能广泛应用的重要环节，分为物理储氢和化学储氢，前者包括高压气态、低温液态、吸附等储存方式，后者将氢气转化为其他化合物进行储存。“液氨储氢”的原理是氢气与氮气在一定条件下生成液氨，进行储存。 (4)将氢气降温液化进行储存，属于物理储氢中的________________储存方式。 (5)“液氨储氢”属于________（填“物理”或“化学”）储氢。 (6)Mg2Ni储氢合金是一种新型储氢材料，其储氢过程发生的反应为Mg2Ni+2H2Mg2NiH4。Mg2Ni储氢材料在使用过程中Mg表面容易被氧化形成氧化层（MgO）。Mg2Ni合金中氧元素的含量与储氢能力的关系如下图。由图可知，Mg氧化程度越高，Mg2Ni储氢能力________（填“越高”或“越低”）。当储氢材料中氧元素的含量为a%时，MgO在储氢材料中的质量分数为________（用a的代数式表示）。 15．我国可燃冰试采创造了“产气总量、日均产气量”的世界纪录，可燃冰的主要成分是甲烷水合物。某同学设计如下实验探究甲烷燃烧产物的成分。 【提出问题】甲烷燃烧后生成哪些物质？ 【查阅资料】①含碳元素的物质完全燃烧生成CO2，不完全燃烧生成CO；②白色无水硫酸铜粉末遇水变为蓝色；③CO与人体内的血红蛋白结合，会使人缺氧中毒。 【猜想与假设】 (1)猜想一：CO2、H2O；猜想二：CO、H2O；猜想三：___________。 【实验探究】将甲烷在一定量纯净空气中的燃烧产物依次通过装置(部分夹持、固定装置略)进行验证： (2)实验时，装置A中的现象为___________，装置B、E中澄清石灰水均变浑浊的原因是___________(用化学方程式表示)，装置D中的现象为黑色固体变成___________色。 (3)装置C的作用是___________，装置D玻璃管中发生反应的化学方程式是___________。 【反思与交流】 (4)生活中，使用含碳燃料一定要注意通风，防止___________中毒。 暑假预习十九 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 知识清单： 一、化石能源的利用： 1、煤和石油： 煤 石油 天然气 不可再生 碳 焦炭 CO 氢气 化学 碳 氢 物理 2、天然气： 甲烷（CH4） 验纯 有蓝色火焰产生，干燥的烧杯内壁有水雾产生，澄清的石灰水变浑浊 甲烷 甲烷水合物 二、降低化石能源的利用对环境的影响： 1、化石燃料的使用对环境造成污染： 二氧化硫 酸雨 CO 温室效应 2、开发和使用新能源： 燃烧放热多，产物只有水无污染 太阳能 风能 过关练习： 1、C 2、D 3、B 4、D 5、C 6、A 7、A 8、D 9、C 10、B 11、（1）有更好的稳定性和流动性，便于储存、运输和使用 （2）疏松多孔 （3） （4）温度达到可燃物的着火点 （5）节能、降耗、减污、增效（合理即可） 12、（1）不可再生 二氧化碳和水 （2） 太阳能转化为化学能 （3）分子间间隔变小，进入燃烧室内的空气含量更多 （4）氨气燃烧的产物为氮气和水，不产生二氧化碳，减缓温室效应 13、（1）C （2）制成蜂窝煤（合理即可） （3）物理 上升 提供热量使温度达到汽油的着火点 （4）点燃甲烷，在火焰上方罩一个干冷的烧杯，观察到烧杯内壁出现水雾，证明家玩中含有氢元素 （5）低碳环保 （6）132kg 14、（1）电能转化为化学能 （2）a c （3）过滤 （4）低温液态 （5）化学 （6）越低 2.5%a 15、（1）CO2、H2O、CO （2）白色粉末变蓝 红 （3）吸收甲烷燃烧产生的二氧化碳，防止其影响对CO的检验 （4）CO 1 学科网（北京）股份有限公司 $