7.2 化石能源的合理利用（6大题型，举一反三题型专练，辽宁专用）化学新教材人教版九年级上册

**基本信息** 以化石能源成分、环境影响、气体性质及新能源开发为逻辑主线，通过典例+变式题型实现知识应用与化学观念、科学态度的培养。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |常见化石能源及其成分|1典例+3变式|概念辨析与分类判断|从成分组成切入，建立不可再生能源认知基础| |燃料使用对环境影响|1典例+3变式|实际应用与环保评价|结合环境问题，强化化学与社会关联| |甲烷的燃烧|1典例+3变式|性质应用与实验分析|衔接气体性质与燃烧规律，渗透科学思维| |氢气的制备、应用、优点|1典例+3变式|实验操作与原理理解|突出新能源特性，培养科学探究能力| |可燃气体的鉴别|1典例+3变式|实验方案设计与评价|整合气体性质差异，提升问题解决能力| |资源综合利用和新能源开发|1典例+3变式|信息获取与意义分析|从化石能源到新能源，构建可持续发展观念|

第二节 化石能源的合理利用（题型突破·举一反三） 题型01 常见的化石能源及其成分 题型02 常见几种燃料使用对环境的影响 题型03 甲烷的燃烧 题型04 氢气的制备、应用、优点 题型05 几种可燃气体的鉴别 题型06 资源综合利用和新能源开发的重要意义 ▌题型01 常见的化石能源及其成分 煤是成分复杂的固态混合物，主要含碳元素，还含有氢、氧、氮、硫等元素。石油是成分复杂的液态混合物，主要含碳、氢元素，还含有氧、氮、硫等元素。天然气含有多种由碳、氢_元素组成的气态化合物，其中最主要的成分是甲烷。 【典例1】 （2026·辽宁锦州·期末）下列关于化石能源的说法不正确的是 A．煤、石油、天然气属于不可再生能源 B．液化石油气灶的火焰呈黄色，锅底出现黑色物质时，应调小灶具的进风口 C．煤燃烧产生的二氧化硫、氮的氧化物等物质能导致形成酸雨 D．为检测天然气是否泄漏，可以在燃气灶的上方安装报警器 【答案】B 【详解】A.煤、石油、天然气是古代生物经过上亿年地质作用形成的，短时间内无法再生，属于不可再生能源，表述正确； B.火焰呈黄色、锅底出现黑色，是燃料不完全燃烧产生炭黑导致的，说明氧气供给不足，此时应该调大灶具进风口增加空气通入量，促进燃料充分燃烧，选项说调小进风口，表述错误； C.煤燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物会和空气中的水、氧气反应生成酸性物质，是形成酸雨的主要污染物，表述正确； D.天然气主要成分是甲烷，密度比空气小，泄漏后会向上飘散，因此报警器需要安装在燃气灶上方，表述正确。 故选B。 【变式1-1】 （25-26九年级上·辽宁阜新·期末）生活燃料的变迁经历了“木柴→煤炭→煤气→天然气”等过程。下列说法正确的是 A．科学态度：上述燃料均属于可再生能源，可以任意使用 B．化学观念：上述燃料均含有碳元素，完全燃烧后均能生成空气污染物二氧化碳 C．科学实践：将木材劈成细条再燃烧的目的是增大反应物的接触面积，使反应更充分 D．科学思维：上述燃料燃烧时均有发光、放热现象，所有有发光、放热现象一定是燃烧 【答案】C 【详解】A、煤炭、煤气、天然气都属于不可再生能源，并非所有上述燃料都是可再生能源，且即使是可再生能源也不能任意使用，需要合理开发利用，错误。 B、二氧化碳虽然会导致温室效应，但二氧化碳是空气的成分，目前并不把它归为空气污染物，错误。 C、将木材劈成细条，能增大木材与氧气的接触面积，使反应更充分，燃烧更剧烈，正确。 D、有发光、放热现象不一定是燃烧，比如灯泡通电发光、放热，是电能转化为光能和热能，不属于燃烧，错误。 故选C。 【变式1-2】（2025·辽宁葫芦岛·期末）2025年的主题为“我们的能源，我们的星球”，下列属于不可再生能源的是 A．石油 B．太阳能 C．风能 D．氢气 【答案】A 【详解】A、石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的，其形成过程非常缓慢，在人类历史时期内不可能再生，属于不可再生能源，符合题意； B、太阳能是来自太阳的辐射能，太阳内部持续进行着核聚变反应，源源不断地向外辐射能量，太阳能取之不尽、用之不竭，属于可再生能源，不符合题意； C、风能是由于空气流动产生的能量，只要地球存在，太阳辐射能使空气产生流动，风能就会一直存在，属于可再生能源，不符合题意； D、氢气制取的主要原料是水 ，氢气燃烧的产物只有水，氢气就可以持续生产，不属于不可再生能源，不符合题意。 故选A。 【变式1-3】（2025·辽宁大连·期末）春节期间，经常发生小孩将鞭炮扔进下水道的伤亡事故。已知下水道中可能积聚了沼气（主要成分为甲烷，爆炸极限约为5%~15%）等可燃性气体。下列说法错误的是 A．鞭炮的作用是引燃可燃性气体 B．沼气浓度越高，爆炸的威力越大 C．甲烷是无色可燃性气体，是天然气的主要成分 D．爆炸是因为甲烷与氧气在有限空间内迅速燃烧，放出大量热和气体 【答案】B 【详解】A、鞭炮被扔进下水道，其爆炸产生的热量可以达到沼气的着火点，从而引燃可燃性气体，该选项说法正确； B、沼气属于可燃性气体，在爆炸极限范围内，浓度越高，爆炸威力越大，但当沼气浓度超过爆炸极限上限（15%）时，由于氧气不足，反而不会发生爆炸，该选项选项错误； C、天然气的主要成分为甲烷，且甲烷是无色无味的可燃性气体，该选项说法正确； D、甲烷与氧气在有限空间内迅速燃烧，会放出大量的热，使气体体积急剧膨胀，从而引发爆炸，该选项说法正确。 故选B。 ▌题型02 常见几种燃料使用对环境的影响 燃烧化石燃料会释放大量二氧化碳，加剧全球气候变暖；同时排放二氧化硫、氮氧化物等污染物，引发酸雨与大气污染，产生的粉尘还危害人体健康，开采过程也会破坏地表生态、污染水土。 【典例1】（25-26九年级下·辽宁盘锦·阶段检测）2024年六五环境日的主题为“全面推进美丽中国建设”。下列做法符合这一主题的是 A．就地焚烧秸秆，还田增肥 B．坚持绿色出行，践行低碳生活 C．垃圾深坑掩埋，美化环境 D．扩大燃煤发电，促进经济发展 【答案】B 【详解】A、就地焚烧秸秆会产生大量的烟尘、有害气体，这些物质会污染空气，降低空气质量，还可能引发火灾等安全隐患，对环境造成不良影响，不符合该主题，不符合题意； B、坚持绿色出行，践行低碳生活，如步行、骑自行车或乘坐公共交通工具等，可以减少私人汽车的使用，从而降低能源消耗和尾气排放，符合该主题，符合题意； C、垃圾深坑掩埋会污染土壤和地下水，对生态环境造成长期危害，不符合该主题，不符合题意； D、燃煤发电会产生大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，二氧化碳是导致全球气候变暖的主要温室气体，二氧化硫和氮氧化物会形成酸雨，对土壤、水体、植物等造成严重破坏，不利于环境保护，不符合该主题，不符合题意。 故选：B。 【变式2-1】（2026·辽宁铁岭·模拟预测）“火球”是一种古代兵器，其燃料含硝石、硫磺（化学式为S）、木炭等，点燃投掷，产生浓烟与火焰（如图所示），下列说法正确的是 A．燃烧产生的浓烟扩散，说明分子在不断运动 B．硫黄、木炭都是火球燃烧所需的可燃物 C．火球燃烧产生的浓烟不会污染环境 D．可用沙土盖灭燃烧的火球，原理是清除可燃物 【答案】B 【详解】A.浓烟是宏观的固体小颗粒，不属于微观分子，其扩散是宏观物质的机械运动，不能说明分子在不断运动，错误。 B.硫磺、木炭都具有可燃性，都是火球燃烧的可燃物，正确。 C.燃烧产生的浓烟包含可吸入颗粒物、二氧化硫等有害物，会污染环境，错误。 D.沙土盖灭火球的原理是隔绝氧气（或空气），并非清除可燃物，错误。 【变式2-2】（25-26九年级上·辽宁·期中）“绿水青山就是金山银山”，下列做法有利于保护环境的是 A．垃圾露天焚烧 B．新能源汽车代替传统燃油汽车 C．污水任意排放 D．燃放烟花爆竹，增添节日气氛 【答案】B 【详解】A、垃圾露天焚烧：会产生大量有害气体（如一氧化碳、二氧化硫）和烟尘，污染空气，不利于保护环境。 B、新能源汽车代替传统燃油汽车：新能源汽车多使用电能等清洁能源，能减少燃油燃烧产生的尾气（如一氧化碳、氮氧化物）排放，减轻空气污染，有利于保护环境。 C、污水任意排放：会污染水体（河流、土壤等），破坏生态环境，不利于保护环境。 D、燃放烟花爆竹：会产生二氧化硫、烟尘等污染物，还会产生噪音污染，不利于保护环境。 故选B。 【变式2-3】（23-24九年级下·辽宁丹东·阶段检测）2019年北京世园会于4月29日至10月7日举办，会议主题为“绿色生活美丽家园”，下列做法中不符合这一主题的是 A．回收废旧金属，防止污染环境也能节约金属资源 B．回收植物秸秆，加工生产生物柴油 C．减少化石燃料的使用，降低和等气体的排放 D．大量使用塑料制品，减少森林开发 【答案】D 【详解】A、回收废旧金属，可以防止污染环境也能节约金属资源，符合这一主题； B、回收植物秸秆，加工生产生物柴油，避免了秸秆燃烧带来了环境问题，也可以节约能源，符合这一主题； C、减少化石燃料的使用，开发新能源，有利于降低SO2、NO2等气体的排放，符合这一主题； D、大量使用塑料制品，塑料难以降解，会造成环境问题，不符合这一主题。 故选D。 ▌题型03 甲烷的燃烧 甲烷是无色、无味、密度比空气_小的气体，难溶于水。甲烷是天然气的主要成分，它燃烧时放出大量的热，火焰呈蓝色。甲烷也是沼气的主要成分。 甲烷（天然气、沼气的主要成分）在空气中完全燃烧化学方程式： 【典例1】（24-25九年级上·辽宁锦州·阶段检测）某无色气体中可能含有甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳中的一种或多种，依次进行下列实验： （1）将混合气体通过过量的澄清石灰水，出现白色沉淀 （2）将剩余气体干燥后点燃，在火焰上方罩一个干冷烧杯，烧杯内壁有水雾 则该气体的可能组成一共有几种 A．4 B．5 C．6 D．7 【答案】C 【详解】将混合气体通过过量的澄清石灰水，出现白色沉淀，说明含有二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；将剩余气体干燥后点燃，在火焰上方罩一个干冷烧杯，烧杯内壁有水雾，说明生成了水，则一定含有甲烷、氢气中的一种或两种，不能确定是否含有一氧化碳，则该气体的组成可能是二氧化碳、甲烷或二氧化碳、甲烷、氢气或二氧化碳、氢气或二氧化碳、甲烷、氢气、一氧化碳或二氧化碳、甲烷、一氧化碳或二氧化碳、氢气、一氧化碳。 故选C。 【变式3-1】（24-25九年级上·辽宁大连·期中）下列反应的化学方程式中，完全正确的是 A．细铁丝在氧气中燃烧： B．加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制氧气： C．水在直流电作用下分解： D．甲烷在空气中燃烧生成二氧化碳和水： 【答案】C 【详解】A、细铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，化学方程式为：，A选项错误； B、加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制氧气，氯酸钾在二氧化锰催化作用、加热条件下分解生成氯化钾、氧气，化学方程式为：，B选项错误； C、水在直流电作用下分解生成氢气和氧气，化学方程式为：，C选项正确； D、甲烷在空气中燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为：，D选项错误。 故选：C。 【变式3-1】（25-26九年级上·辽宁大连·期末）下列反应中，属于化合反应的是 A．加热高锰酸钾制氧气 B．氢气在空气中燃烧 C．碳酸不稳定分解 D．甲烷在空气中燃烧 【答案】B 【详解】A、高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，不符合题意； B、氢气在空气中燃烧生成水，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，符合题意； C、碳酸不稳定易分解生成二氧化碳和水，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，不符合题意； D、甲烷在空气中燃烧生成二氧化碳和水，该反应的生成物有两种，不符合“多变一”的特点，不属于化合反应，不符合题意。 故选B。 【变式3-2】（24-25九年级上·辽宁锦州·阶段检测）下列实验操作不能达到实验目的的是 选项 实验目的 实验操作 A 除去CO2中混有的CO 通过灼热的氧化铜 B 氢气验纯 收集一试管的氢气，管口向上靠近火焰 C 鉴别酒精和水 闻气味 D 鉴别甲烷和一氧化碳 点燃，分别在火焰上方罩一干冷的烧杯 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A、通过灼热的氧化铜，一氧化碳和氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，可除去杂质，不符合题意； B、氢气的密度比空气小，故收集一试管的氢气，管口向下靠近火焰，如果声音很小，说明氢气较纯，如果发出尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯，不能管口向上，符合题意； C、酒精具有特殊的刺激性气味，水是无味的，闻气味，可以区分，不符合题意； D、点燃，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，分别在火焰上方罩一干冷的烧杯，烧杯内壁有水雾出现的是甲烷，无水雾出现的是一氧化碳，现象不同，可以鉴别，不符合题意。 故选B。 ▌题型04 氢气的制备、应用、优点 实验室常用锌与稀硫酸来制取氢气 (2)实验室制取氢气的化学方程式为 ，应选用的发生装置是_B____(填字母)。 (3)氢气可以用排水法收集的原因是氢气难溶于水且不与水反应。 (4)某同学用排水法收集氢气，过程中依次观察到的集气瓶内液面变化情况为②①③_(填序号)。 氢气作为燃料使用的优点：热值高、产物是水，无污染。 【典例1】（25-26九年级上·辽宁大连·期中）阅读下面文章。 氢气和氨(NH3)被视为零碳燃料。氢气因其单位质量热值高、无污染、可循环利用等优势，被视为极具潜力的清洁能源。然而，为确保氢气高效稳定地存储和运输，仍需克服诸多挑战。 氨是无色、有毒、有强烈刺激性气味的气体，点燃时会与氧气反应生成水和氮气。氨与氢气在工业上常以压缩液体形式存储，其部分性能对比如表所示。近年来，在光催化条件下绿色制氨的方法得到了广泛关注，其合成及使用的技术路线如下图所示。 虽氨的毒性、腐蚀性等限制其在实际中应用，但随着技术进步，有望在解决能源危机和环境污染中发挥关键作用。 表  液氨和液氢的部分性能 燃料 存储温度/℃ 存储压力/kPa 密度/(g/cm3) 体积能量密度/(MJ/cm3) 液氨 25 1030.0 0.6028 11333 液氢 -253 102.0 0.0708 8539 体积能量密度：单位体积储存能量的大小。 氨合成及使用的技术路线图 回答下列问题。 (1)氢气和氨被视为零碳燃料，原因是二者都不含有___________元素。氢气作为燃料具有的优势有___________(写一条)。 (2)点燃时，氨与氧气发生反应的化学方程式为___________。 (3)分析表中数据，与液氢相比，液氨具有的优势有___________、___________、___________。 (4)在氨合成及使用的技术路线中，属于氧化物的物质是___________，发生的化学变化有___________个；为节约资源、降低合成氨的成本，需循环利用的物质是___________。 【答案】(1) 碳 单位质量热值高 (2) (3) 存储温度高，接近室温，存储容易 密度大，相同质量时体积小，占用空间小 体积能量密度大，相同体积存储更多能量 (4) 水 3 水、氮气 【详解】（1）氢气和氨被视为零碳燃料，原因是二者都不含有碳元素，氢气具有单位质量热值高、无污染、可循环利用等优势； （2）点燃时，氨与氧气反应生成水和氮气。其化学方程式为； （3）分析表中数据，与液氢相比，液氨具有的优势有存储温度高，接近室温，存储容易；密度大，相同质量时体积小，占用空间小；体积能量密度大，相同体积存储更多能量； （4）在氨合成及使用的技术路线中，属于氧化物的物质是水，发生的化学变化有电解水、氢气和氮气结合生成氨气、氨气与氧气结合生成水和氮气这三个反应，在此过程中能循环利用的物质是水和氮气。 【变式4-1】（24-25九年级下·辽宁抚顺·期中）规范操作是实验成功的保障，下列操作正确的是 A．检查气密性 B．收集氢气 C．倾倒液体试剂 D．处理实验废液 【答案】C 【详解】A、用手紧握试管，装置中的气体受热膨胀，会从长颈漏斗中逸出，不能检查装置气密性，该选项操作不正确； B、氢气密度比空气小，应选用向下排空气法收集，该选项操作不正确； C、倾倒液体时瓶塞倒放，标签朝手心，瓶口紧挨试管口缓缓倒入，该选项操作正确； D、实验的废液应倒入废液缸内，而不是倒入下水道，防止污染地下水或腐蚀下水道，该选项操作不正确； 故选C。 【变式4-2】（24-25九年级下·辽宁抚顺·阶段检测）正确的实验操作对实验结果和人身安全非常重要。下列操作正确的是 A．夹持试管 B．检查装置气密性 C．过滤液体 D．氢气放置 【答案】D 【详解】A、用试管夹加持试管时应从试管底部套入或取下，选项错误； B、该装置左侧导管与外界相连，没有形成密闭空间，不能用该方法检验装置气密性，选项错误； C、过滤用于玻璃棒引流，漏斗底部应靠在烧杯内壁上，选项错误； D、氢气密度比空气小，收集满氢气后，集气瓶应瓶口向下放置，选项正确。 故选D。 【变式4-3】（25-26九年级上·辽宁葫芦岛·阶段检测）设计合理的实验方案是实验成功的保障。下列图示实验方案能达到目的的是 A．甲实验可以鉴别氢气和甲烷 B．乙实验探究二氧化碳能与水反应 C．丙实验中验证是分解的催化剂 D．丁实验中镁在二氧化碳中剧烈燃烧，说明助燃物不仅仅是氧气 【答案】D 【详解】A、氢气和甲烷燃烧都生成水，干冷烧杯内壁都会出现水珠，仅通过此实验无法鉴别氢气和甲烷，该方案不能达到目的； B、塑料瓶变瘪，说明瓶内二氧化碳气体减少，只能证明二氧化碳能溶于水，不能证明二氧化碳能与水反应，该方案不能达到目的； C、要验证 MnO2是 H2O2分解的催化剂，不仅要证明能加快反应速率，还要证明反应前后 MnO2的质量和化学性质不变，该实验只对比了有无 MnO2时 H2O2的分解情况，不能验证MnO2是催化剂，该方案不能达到目的； D、实验中镁在二氧化碳中剧烈燃烧，说明助燃物不只是氧气，二氧化碳在特定条件下也能助燃，该方案能达到目的。 故选D。 ▌题型05 几种可燃气体的鉴别 理论：可以根据燃烧产物的不同，辨别气体的种类。 氢气燃烧的产物是水；一氧化碳燃烧的产物是二氧化碳；甲烷燃烧的产物是二氧化碳和水。 【典例1】（2025·辽宁鞍山·三模）阅读下列短文，并回答问题。 天然气是重要的能源之一，其主要成分为甲烷（）。利用甲烷催化可制取氢气。一种催化制氢的透氢膜反应器如下图所示，通入的甲烷和水蒸气在高温和催化剂作用下反应生成一氧化碳和氢气（该反应是吸热反应），一部分氢气通过透氢膜与膜外侧通入的氧气反应。 (1)天然气属于______（填“纯净物”或“混合物”）。 (2)写出甲烷和水蒸气制氢反应的化学方程式______。 (3)在透氢膜反应器外侧，通入氧气的目的是______。 (4)下列分析正确的是______（填字母序号）。 A．天然气和氢气都属于可再生能源 B．反应生成的氢气全部通过了反应器 C．、和都具有可燃性 D．催化剂在反应中质量和性质不变 【答案】(1)混合物 (2) (3)为甲烷制取氢气反应提供热量 (4)C 【详解】（1）天然气主要成分是甲烷，属于混合物； （2）甲烷和水蒸气在高温和催化剂作用下反应生成一氧化碳和氢气，化学方程式为； （3）由题干信息可知，通入的甲烷和水蒸气在高温和催化剂作用下反应生成一氧化碳和氢气，该反应是吸热反应， 一部分氢气通过透氢膜与膜外侧通入的氧气反应，则通入氧气的目的是让氢气与其反应放热，为甲烷和水蒸气的吸热反应提供热量，故填：为甲烷制取氢气反应提供热量； （4）A、天然气在短时间内不能从自然界中得到补充，属于不可再生能源；氢气能通过电解水等方法制得，属于可再生能源，说法错误，不符合题意； B、由题干信息可知，一部分氢气通过透氢膜与膜外侧通入的氧气反应，说明反应生成的氢气没有全部通过反应器，说法错误，不符合题意； C、、和都具有可燃性，说法正确，符合题意； D、催化剂在反应前后的质量和化学性质不变，说法错误，不符合题意。 故选：C。 【变式5-1】（23-24九年级上·辽宁·期末）下列实验方案中，不能达到目的的是 选项 实验目的 实验方案 A 鉴别Cu粉和碳粉 观察外观 B 除去中的少量CO 将气体点燃 C 除去中的 加入足量二氧化锰，过滤 D 鉴别CO和 点燃，在火焰上方分别罩一个干冷烧杯，观察 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A、铜粉是紫红色、碳粉都是黑色的，可以通过观察外观鉴别，故选项实验方法能达到实验目的； B、除去二氧化碳中的一氧化碳不能够点燃，这是因为二氧化碳（不能燃烧、不能支持燃烧）大量存在时，少量的一氧化碳是不会燃烧的，故选项实验方法不能达到实验目的； C、过氧化氢在二氧化锰的催化下反应产生氧气和水，反应完成后，过滤掉二氧化锰，就得到了水，故选项实验方法能达到实验目的； D、一氧化碳燃烧产生二氧化碳，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，在火焰上方分别罩一个干冷烧杯，烧杯内壁出现水雾的是甲烷，无现象的是一氧化碳，故选项实验方法能达到实验目的。 故选B。 【变式5-2】（24-25九年级下·辽宁·阶段检测）下列实验方案不能达到目的的是（　　） 选项 实验目的 实验方案 A 除去CO2气体中混有的少量CO 将气体缓慢通过灼热的氧化铜 B 除去生石灰中少量碳酸钙 高温煅烧，直至固体质量不再减少为止 C 区分CO和CH4 点燃，在火焰上方分别罩一个干冷的烧杯，观察 D 鉴别N2和CO2 将燃着的木条伸入集气瓶中，使木条熄灭的是二氧化碳 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A、加热条件下一氧化碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，可除去CO2气体中混有的少量CO，该选项能达到实验目的； B、高温煅烧碳酸钙生成氧化钙和二氧化碳，可除去生石灰中少量碳酸钙，该选项能达到实验目的； C、一氧化碳燃烧生成二氧化碳，甲烷燃烧生成水和二氧化碳，在火焰上方分别罩一个干冷的烧杯，过程中烧杯内壁出现水珠的是甲烷，不出现水珠的是一氧化碳，该选项能达到实验目的； D、氮气和二氧化碳均不能燃烧、也不能支持燃烧，均使燃着的木条熄灭，该选项不能达到实验目的。 故选：D。 【变式5-3】（24-25九年级下·辽宁沈阳·开学考试）燃料是人类获得能量的重要来源。某兴趣小组对“家用燃料随时代发展产生的变化”开展了学习活动。 任务一  调查家用燃料的变迁 常见的家用燃料有柴草、煤、液化石油气、天然气(主要成分是甲烷，化学式为CH4)、酒精等。近50年家用燃料的使用，主要经历了右图所示发展过程。 (1)蜂窝煤的主要成分是碳，煤球制成蜂窝煤的原因：___________。 任务二  探究甲烷的燃烧产物 【提出问题】甲烷充分燃烧会产生哪些物质？ 【查阅资料】一氧化碳能使新鲜鸡血变为桃红色；SO2是一种主要的大气污染物。 【猜想假设】猜想1：CO2和H2O 猜想2：CO2、CO和H2O (2)你的猜想：___________和H2O，依据是___________。 【进行实验】 (3)小组同学通过下面的实验验证了猜想。 操作 现象 结论 步骤1：验纯后，点燃甲烷，在火焰上方罩一个干燥烧杯。 烧杯内壁出现水雾 ①甲烷燃烧产物有___________。 步骤2：将甲烷充分燃烧产生的气体导出，通入澄清石灰水中。 ②___________。 猜想1或2成立 步骤3：将甲烷充分燃烧产生的气体导出，③___________中。 无明显现象 猜想1成立 【反思评价】 (4)根据以上探究，写出甲烷充分燃烧的化学方程式___________。 (5)家用天然气燃烧不充分时，火焰偏黄，锅底容易变黑。锅底的黑色物质可能是___________。 任务三  认识燃料变迁的意义 开发和利用清洁、高效的新能源，使人们的生活更美好。充分燃烧1kg煤或1kg天然气释放的热量和产生SO2的质量如下图所示。 (6)天然气代替煤作家用燃料，除了具有便于管道运输的优点外，根据上图分析，还具有的一个优点是___________。 (7)你认为“家用燃料随时代发展产生变化”的原因是___________。(写1条) 【答案】(1)增大其与氧气接触面积，使燃烧更充分 (2) CO、H2O 质量守恒定律或反应前后元素种类不变 (3) 水/H2O 澄清的石灰水变浑浊 新鲜鸡血 (4) (5)炭黑 (6)热值高、不易造成酸雨 (7)热值高、环保 【详解】（1）煤球制成蜂窝煤可以增大其与氧气接触面积，使燃烧更充分； （2）天然气的主要成分是甲烷，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，根据已知猜想，我的猜想②为CO、H2O； （3）点燃天然气，在火焰上方罩一个干冷烧杯，烧杯内壁出现白雾，说明有水生成，说明天然气燃烧产物有水； 猜想1或2成立，说明含有二氧化碳，将天然气充分燃烧产生的气体导出，通入澄清石灰水，可观察到澄清的石灰水变浑浊； CO能使新鲜鸡血变为桃红色，将天然气充分燃烧产生附气体导出，通入新鲜鸡血，观察到无明显现象，证明猜想1成立； （4）甲烷充分燃烧反应生成二氧化碳，反应的化学方程式为：； （5）当天然气燃烧不充分时，火焰偏黄，锅底容易变黑，甲烷中含有碳元素和氢元素，锅底的黑色物质可能是炭黑； （6）天然气代替煤作家用燃料，除了具有便于管道运输的优点外，根据上图分析，还具有的一个优点是热值高、不易造成酸雨； （7）“家用燃料随时代发展产生变化”的原因是燃料热值高、环保。 ▌题型06 资源综合利用和新能源开发的重要意义 煤和石油 煤（工业的粮食） 石油（工业的血液） 形成 植物等被埋于土中→经长期复杂变化成煤 动植物的遗骸被沙泥掩埋→经复杂变化形成石油 物质分类 混合物 混合物 主要元素 C元素（还有H、N_、S和O元素等） C和H元素，还含有有害的元素铅等 综 合 利 用 产品 干馏：把煤隔绝空气加强热，得到焦炭_、煤焦油_和煤气等 分馏：利用石油各成分的沸点不同，将它们分离得到溶剂油、汽油、航空煤油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等 变化 属于化学变化 属于物理变化 新能源开发的意义：发展新能源能够减少化石燃料依赖，降低碳排放，缓解温室效应；减轻大气污染，改善生态环境；保障能源供给安全，推动能源结构转型，助力可持续发展。 【典例1】（25-26九年级上·辽宁鞍山·阶段检测）阅读下面科普短文，回答下列问题。 2025年3月26日，CIHC2025国际氢能大会盛大开幕，氢能产业再次成为热点话题。 氢气的主要来源包括化石燃料制氢和电解水制氢。化石燃料制氢技术比较成熟，但也存在诸多问题。利用可再生能源电解水制氢是目前理想的制氢技术，其技术主要有三种，分别是光催化、光电催化和光-电催化耦合制氢，对应的氢能转化率如表。 可再生能源制氢技术 氢能转化率 光催化 不足5% 光电催化 不足5% 光-电催化耦合 70%以上 氢气储运是氢能产业链的重要环节。除了储氢合金，中国科学家提出的“液态阳光”也是一种储氢载体。“液态阳光”是指利用太阳能等可再生能源制取绿色氢气，结合二氧化碳加氢技术制备以甲醇()为代表的液态燃料。甲醇相比氢气、甲烷等燃料，它可以直接使用现有的以汽油为主的燃料储存运输设施，降低了氢气储存和运输的成本。 “液态阳光”的关键技术之一是合成甲醇时催化剂的选择。工业生产选择催化剂时，催化剂的稳定性是重要参考条件之一、中国科学家突破了这一关键技术(部分研究成果如图)，推动了“液态阳光”生产从实验室走向应用。事实证明，这是切实可行的碳中和路径。 结合所学化学知识回答相关问题： (1)化石能源包括___________、石油和天然气，它们属于___________(填“可再生”或“不可再生”)能源，家用燃油汽车的燃料是___________。 (2)如表格所示，光-电催化料合技术的优势之一是___________。 (3)煤经过加工合成的甲醇，___________(填“能”或“不能”)称作“液态阳光”。 (4)甲醇可以直接使用现有的以汽油为主的燃料储存运输设施，原因是___________。 (5)催化剂在化工生产中具有重要作用，它能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和在反应前后都不发生变化。根据图中信息，选出合成“液态阳光”最适合的催化剂为___________。 A． B． C． D． (6)制备合成“液态阳光”的大多数催化剂都需用到ZnO作原料，工业上通常用高温煅烧碳酸锌的方法制取ZnO，同时生成另一种氧化物，写出反应化学方程式___________。 (7)“液态阳光”的应用对解决___________(填字母序号)问题具有重要意义。 A．氢气的储存和运输 B．减碳和碳中和 C．化石燃料危机 【答案】(1) 煤 不可再生 汽油/柴油 (2)氢能转化率高 (3)不能 (4)甲醇常温下为液态燃料 (5)A (6)ZnCO3ZnO+CO2↑ (7)ABC 【详解】（1）化石能源包括煤、石油和天然气，它们短时间内不能从自然界内得到补充，属于不可再生能源；家用燃油汽车的燃料是汽油或柴油等；故填：煤；不可再生；汽油或柴油。 （2）由表格可知，光-电催化耦合技术的氢能转化率在70%以上，而光催化和光电催化的氢能转化率不足5%，所以光-电催化耦合技术的优势之一是氢能转化率高；故填：氢能转化率高。 （3）“液态阳光”要求利用可再生能源制取绿色氢气，结合二氧化碳加氢技术制备甲醇，煤属于化石燃料，不是可再生能源，所以煤经过加工合成的甲醇不能称作“液态阳光”；故填：不能。 （4）甲醇可以直接使用现有的以汽油为主的燃料储存运输设施，原因是甲醇常温下为液态燃料；故填：甲醇常温下为液态燃料。 （5）由图可知，只有ZnO-ZrO2催化剂随着生产时间增长，产生的甲醇浓度一直保持稳定，变化不大，其他的催化剂，随着反应时间的增长，产生的甲醇浓度越来越小，则不利于长期生成甲醇；故选A。 （6）工业上高温煅烧碳酸锌制取ZnO，同时生成另一种氧化物，根据质量守恒定律，该氧化物是二氧化碳，反应的化学方程式为ZnCO3ZnO+CO2↑；故填：ZnCO3ZnO+CO2↑。 （7）A、“液态阳光”作为储氢载体，可以直接使用现有的以汽油为主的燃料储存运输设施，降低了氢气储存和运输的成本，解决了氢气的储存和运输问题，故选项符合题意。 B、利用二氧化碳加氢技术制备甲醇，此过程中可消耗二氧化碳，有助于减碳和碳中和，故选项符合题意。 C、“液态阳光”的应用减少了对化石燃料的依赖，可以缓解化石燃料危机，故选项符合题意。 故选ABC。 【变式6-1】（24-25九年级上·辽宁朝阳·阶段检测）阅读下面科普短文。 氢能是一种清洁能源，氢气的生产和储存是科学研究的重要方向。 制氢：目前制氢的方法主要有化石能源制氢、电解水制氢和乙醇裂解制氢等。由化石能源制得的H2中含有CO，利用液氮的低温可将CO液化分离，从而获得纯净的H2。电解法制氢的能量转化如图1所示，其中利用可再生能源制得的氢气称为绿色氢气。乙醇裂解制氢会受到反应温度、催化剂种类等多种因素的影响。图2为我国科研人员研究反应温度对Ni/C催化裂解乙醇产氢率的影响。 储氢：氢气储存方式主要有金属氢化物储氢、低温液化储氢、高压压缩储氢、碳基材料储氢等。金属氢化物储氢是把氢以氢化物的形式储存在金属或合金中，比液化储氢和高压储氢安全，并且有很高的储存容量。中国科学家研究出镁基固态储氢技术：利用金属镁和氢气在300℃和高压条件下发生反应生成氢化镁(MgH2)，实现了固态储氢。MgH2是氢能源汽车的供能剂，它能与水反应生成氢氧化镁，同时释放出氢气。 氢能源能有效减少CO2的排放，随着制氢与储氢技术的不断发展，氢能源作为一种理想的清洁能源，其发展前景可期。 依据文章内容回答下列问题。 (1)图1中的化石能源包括煤、石油和___________。 (2)利用液氮的低温能将H2与CO分离，说明H2的沸点比CO的沸点___________ 。 (3)我国科学家已研制出在新型高效光催化剂作用下，利用太阳能分解水制氢气。水在通过并接触催化剂表面时分解的微观过程如图所示(“”表示氢原子，“”表示氧原子，“”表示催化剂)。 ①  ②  ③     ④   ⑤ 则水分解微观过程的正确顺序是___________。 A．④①②③⑤ B．①④②⑤③ C．①④③⑤② D．③⑤②④① (4)镁基固态储氢的化学反应方程式为___________ 。 (5)从微观的角度解释能低温液化、高压压缩储氢的原因是___________。 (6)判断下列说法是否正确(填“对”或“错”)。 ①利用太阳能发电并电解水制氢可实现CO2零排放___________。 ②由图2可知，温度越低，Ni/C催化裂解乙醇产氢率越大___________。 (7)氢能源被称为理想能源的原因是___________(用化学方程式回答)。 【答案】(1)天然气 (2)低 (3)B (4) (5)分子间有间隔 (6) 对 错 (7) 【详解】（1）图1中的化石能源包括煤、石油和天然气； （2）利用液氮的低温可将CO液化分离，从而获得纯净的H2，即一氧化碳先被液化分离出来，从而获得纯净的H2，说明H2的沸点比CO的沸点低； （3）水在通过并接触催化剂表面时分解的微观过程是水分子先在催化剂作用下分解成氢原子和氧原子，然后氢原子结合成氢分子，氧原子结合成氧分子。所以正确顺序是①水分子在催化剂表面聚集，④水分子分解为氢原子和氧原子，②氢原子结合成氢分子，⑤氧原子结合成氧分子，③氢分子和氧分子离开催化剂表面，故选：B； （4）镁基固态储氢是利用金属镁和氢气在300℃和高压条件下发生反应生成氢化镁，化学反应方程式为； （5）氢气能低温液化、高压压缩储氢，从微观角度解释是因为分子之间有间隔，在低温或高压条件下，分子间的间隔变小，从而使氢气由气态变为液态或被压缩； （6）①利用太阳能发电并电解水制氢，整个过程中没有涉及含碳物质的反应，所以可实现零排放，该说法对； ②由图可知，当时间相同时，温度为500℃时产氢率比其它温度时的产氢率高，而400℃时产氢率相对较低，所以温度越低，Ni/C催化裂解乙醇产氢率越大的说法错误，该说法错； （7）氢能源被称为理想能源是因为氢气燃烧只生成水，对环境无污染，化学方程式为。 【变式6-2】（25-26九年级上·辽宁盘锦·期末）阅读下列科普短文，回答问题。 天然气的综合利用是重要的研究课题。天然气是重要的化石燃料和能源，主要成分为甲烷（），还含有少量硫化氢（）等气体。硫化氢可在催化剂作用下与甲烷反应而除去，其反应微观示意图如图1所示。 利用甲烷催化制取氢气。一种甲烷水蒸气催化制氢的透氢膜反应器如图2所示，通入的甲烷和水蒸气在高温和催化剂作用下反应生成一氧化碳和氢气（该反应是吸热反应），一部分氢气通过透氢膜与膜外侧通入的氧气反应。 利用甲烷在高温、催化作用下分解，可制取新型碳单质材料——石墨烯，石墨烯具有很高的强度和优良的导电性能。 (1)天然气属于______（填“可再生”或“不可再生”）能源，天然气完全燃烧的化学方程式为_________________。 (2)结合图1，分析甲烷与硫化氢的反应。 ①产物“”中，碳元素和硫元素的质量比为______（填最简整数比）； ②该反应过程中变化的是______（填字母序号）； A．分子的数目    B．原子的种类    C．物质的总质量 ③从优化能源的角度分析，该反应的优点为_______________________（写一点即可）。 (3)结合图2，分析甲烷水蒸气制氢反应。 ①甲烷水蒸气制氢反应的化学方程式为____________________； ②在反应器的膜外侧通入氧气的主要目的是____________________； ③推测透氢膜反应器具有________________________的结构特点。 【答案】(1) 不可再生 (2) A 利用催化剂将硫元素脱除，减少燃烧产物中的有害污染 (3) 氢气与氧气反应放热，为制氢提供热量 多孔（或能允许氢分子通过的孔道结构） 【详解】（1）天然气是化石能源，属于不可再生能源；天然气燃烧生成二氧化碳和水，据此可以写出化学方程式：。 （2）①二硫化碳中碳元素和硫元素的质量比为：。 ②A、由图可知，反应前有3个分子，反应后有5个分子，故分子的数量发生了变化，该选项符合题意。   B、根据质量守恒定律，反应前后原子的种类不变，该选项不符合题意。     C、根据质量守恒定律，反应前后物质的总质量不变，该选项不符合题意。   故选A。 ③该反应下硫化氢可在催化剂作用下与甲烷反应而除去，故可以减少燃烧产物中的有害污染。 （3）①由图可知，甲烷和水在催化剂的作用下生成了一氧化碳和氢气，据此可以写出化学方程式：。 ②氢气具有可燃性，故在反应器的膜外侧通入氧气的主要目的是氢气与氧气反应放热，为制氢提供热量。 ③由图可知，透氢膜反应器在一定程度上可以分离氢分子，故推测透氢膜反应器具有能允许氢分子通过的孔道结构。 【变式6-3】（24-25九年级上·辽宁大连·期末）阅读下面科普短文。 “液态阳光”即“清洁甲醇”和“绿色甲醇”，是指生产过程中碳排放极低或为零时制得的甲醇。第五代甲醇的生产过程中，水经太阳光光解制氢，在一定温度和催化剂的条件下二氧化碳加氢生成甲醇（如图1）。该过程零污染零排放，并且可形成循环，是迄今为止人类制备甲醇最清洁环保的方式之一。 催化剂对该反应起到了关键性的作用，如图2，研究人员使用两种催化剂，探究了影响该反应效果的因素（甲醇的选择比数值越大，反应效果越好）。 新能源的出现正在改变世界格局，“液态阳光”正是中国成为世界强国的历史机遇。 回答下列问题。 (1)如图1分析，“液态阳光”的制备过程中，能够循环使用的物质是________。 (2)该技术通过光伏捕获太阳能，最终将太阳能以液态燃料甲醇的形式储存并利用。从能量转化角度分析，该过程类似于植物的________作用。 (3)结合材料和图1所给信息，二氧化碳加氢生成甲醇的化学方程式为________。 (4)生成的甲醇与水的混合液体可以通过蒸馏的方法将它们分离，利用的是甲醇和水的________不同。 (5)如图2可知，影响二氧化碳与氢气制备甲醇反应效果的因素有催化剂的种类、CO2和H2的比例，____，上述因素中对反应效果影响最大的是________。 (6)如图2可知，进行①⑤⑨组实验的目的是________；对比________组实验也能达到相同的目的。 (7)结合上述材料分析，使用该能源的重要意义是________（写一条）。 【答案】(1)水 (2)光合 (3) (4)沸点 (5) 温度 催化剂种类 (6) 探究温度和催化剂相同的情况下一氧化碳和氢气的比例对甲醇的选择性的影响 ②⑥⑩/③⑦⑪ (7)减少对传统化石能源的依赖（或缓解能源危机、减少环境污染等合理均可） 【详解】（1）在“液态阳光”的制备过程中，能够循环使用的物质是水。 （2）该技术通过光伏捕获太阳能，最终将太阳能以液态燃料甲醇的形式储存并利用，而植物的光合作用是将太阳能转化为化学能并储存，则该过程类似于植物的光合作用。 （3）根据图中信息以及质量守恒定律，二氧化碳和氢气反应生成甲醇和水，化学方程式为。 （4）蒸馏是利用混合物中各成分的沸点不同进行分离，生成的甲醇与水的混合液体可以通过蒸馏的方法将它们分离，利用的是甲醇和水的沸点不同。 （5）由图2可知，影响二氧化碳与氢气制备甲醇反应效果的因素除了催化剂的种类、CO2和H2的比例外，还有温度； 根据图中信息可知，上述因素中对反应效果影响最大的是催化剂种类。 （6）进行①⑤⑨组实验，催化剂相同，温度相同，二氧化碳和氢气的比例不同，故目的是探究温度和催化剂相同的情况下一氧化碳和氢气的比例对甲醇的选择性的影响； 对比②⑥⑩或③⑦⑪组实验也能达到相同的目的，因为这两组实验催化剂相同、CO2和H2的比例不同，温度相同。 （7）结合上述材料分析，使用该能源（液态阳光）的重要意义是减少对传统化石能源的依赖（或缓解能源危机、减少环境污染等）。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 化石能源的合理利用（题型突破·举一反三） 题型01 常见的化石能源及其成分 题型02 常见几种燃料使用对环境的影响 题型03 甲烷的燃烧 题型04 氢气的制备、应用、优点 题型05 几种可燃气体的鉴别 题型06 资源综合利用和新能源开发的重要意义 ▌题型01 常见的化石能源及其成分 煤是成分复杂的______混合物，主要含______元素，还含有氢、氧、氮、硫等元素。石油是成分复杂的______混合物，主要含______元素，还含有氧、氮、硫等元素。天然气含有多种由______元素组成的______化合物，其中最主要的成分是______。 【典例1】 （2026·辽宁锦州·期末）下列关于化石能源的说法不正确的是 A．煤、石油、天然气属于不可再生能源 B．液化石油气灶的火焰呈黄色，锅底出现黑色物质时，应调小灶具的进风口 C．煤燃烧产生的二氧化硫、氮的氧化物等物质能导致形成酸雨 D．为检测天然气是否泄漏，可以在燃气灶的上方安装报警器 【变式1-1】 （25-26九年级上·辽宁阜新·期末）生活燃料的变迁经历了“木柴→煤炭→煤气→天然气”等过程。下列说法正确的是 A．科学态度：上述燃料均属于可再生能源，可以任意使用 B．化学观念：上述燃料均含有碳元素，完全燃烧后均能生成空气污染物二氧化碳 C．科学实践：将木材劈成细条再燃烧的目的是增大反应物的接触面积，使反应更充分 D．科学思维：上述燃料燃烧时均有发光、放热现象，所有有发光、放热现象一定是燃烧 【变式1-2】（2025·辽宁葫芦岛·期末）2025年的主题为“我们的能源，我们的星球”，下列属于不可再生能源的是 A．石油 B．太阳能 C．风能 D．氢气 【变式1-3】（2025·辽宁大连·期末）春节期间，经常发生小孩将鞭炮扔进下水道的伤亡事故。已知下水道中可能积聚了沼气（主要成分为甲烷，爆炸极限约为5%~15%）等可燃性气体。下列说法错误的是 A．鞭炮的作用是引燃可燃性气体 B．沼气浓度越高，爆炸的威力越大 C．甲烷是无色可燃性气体，是天然气的主要成分 D．爆炸是因为甲烷与氧气在有限空间内迅速燃烧，放出大量热和气体 ▌题型02 常见几种燃料使用对环境的影响 燃烧化石燃料会释放大量二氧化碳，加剧全球气候变暖；同时排放二氧化硫、氮氧化物等污染物，引发 与大气污染，产生的粉尘还危害人体健康，开采过程也会破坏地表生态、污染水土。 【典例1】（25-26九年级下·辽宁盘锦·阶段检测）2024年六五环境日的主题为“全面推进美丽中国建设”。下列做法符合这一主题的是 A．就地焚烧秸秆，还田增肥 B．坚持绿色出行，践行低碳生活 C．垃圾深坑掩埋，美化环境 D．扩大燃煤发电，促进经济发展 【变式2-1】（2026·辽宁铁岭·模拟预测）“火球”是一种古代兵器，其燃料含硝石、硫磺（化学式为S）、木炭等，点燃投掷，产生浓烟与火焰（如图所示），下列说法正确的是 A．燃烧产生的浓烟扩散，说明分子在不断运动 B．硫黄、木炭都是火球燃烧所需的可燃物 C．火球燃烧产生的浓烟不会污染环境 D．可用沙土盖灭燃烧的火球，原理是清除可燃物 【变式2-2】（25-26九年级上·辽宁·期中）“绿水青山就是金山银山”，下列做法有利于保护环境的是 A．垃圾露天焚烧 B．新能源汽车代替传统燃油汽车 C．污水任意排放 D．燃放烟花爆竹，增添节日气氛 【变式2-3】（23-24九年级下·辽宁丹东·阶段检测）2019年北京世园会于4月29日至10月7日举办，会议主题为“绿色生活美丽家园”，下列做法中不符合这一主题的是 A．回收废旧金属，防止污染环境也能节约金属资源 B．回收植物秸秆，加工生产生物柴油 C．减少化石燃料的使用，降低和等气体的排放 D．大量使用塑料制品，减少森林开发 ▌题型03 甲烷的燃烧 甲烷是________、________、密度比空气________的气体，________于水。甲烷是________的主要成分，它燃烧时放出________，火焰呈________。甲烷也是________的主要成分。 甲烷（天然气、沼气的主要成分）在空气中完全燃烧化学方程式：_____________________ 【典例1】（24-25九年级上·辽宁锦州·阶段检测）某无色气体中可能含有甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳中的一种或多种，依次进行下列实验： （1）将混合气体通过过量的澄清石灰水，出现白色沉淀 （2）将剩余气体干燥后点燃，在火焰上方罩一个干冷烧杯，烧杯内壁有水雾 则该气体的可能组成一共有几种 A．4 B．5 C．6 D．7 【变式3-1】（24-25九年级上·辽宁大连·期中）下列反应的化学方程式中，完全正确的是 A．细铁丝在氧气中燃烧： B．加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制氧气： C．水在直流电作用下分解： D．甲烷在空气中燃烧生成二氧化碳和水： 【变式3-1】（25-26九年级上·辽宁大连·期末）下列反应中，属于化合反应的是 A．加热高锰酸钾制氧气 B．氢气在空气中燃烧 C．碳酸不稳定分解 D．甲烷在空气中燃烧 【变式3-2】（24-25九年级上·辽宁锦州·阶段检测）下列实验操作不能达到实验目的的是 选项 实验目的 实验操作 A 除去CO2中混有的CO 通过灼热的氧化铜 B 氢气验纯 收集一试管的氢气，管口向上靠近火焰 C 鉴别酒精和水 闻气味 D 鉴别甲烷和一氧化碳 点燃，分别在火焰上方罩一干冷的烧杯 A．A B．B C．C D．D ▌题型04 氢气的制备、应用、优点 实验室常用锌与稀硫酸来制取氢气 (1)实验室制取氢气的化学方程式为___________，应选用的发生装置是___________(填字母)。 (2)氢气可以用排水法收集的原因是___________。 (3)某同学用排水法收集氢气，过程中依次观察到的集气瓶内液面变化情况为___________(填序号)。 氢气作为燃料使用的优点：______________________。 【典例1】（25-26九年级上·辽宁大连·期中）阅读下面文章。 氢气和氨(NH3)被视为零碳燃料。氢气因其单位质量热值高、无污染、可循环利用等优势，被视为极具潜力的清洁能源。然而，为确保氢气高效稳定地存储和运输，仍需克服诸多挑战。 氨是无色、有毒、有强烈刺激性气味的气体，点燃时会与氧气反应生成水和氮气。氨与氢气在工业上常以压缩液体形式存储，其部分性能对比如表所示。近年来，在光催化条件下绿色制氨的方法得到了广泛关注，其合成及使用的技术路线如下图所示。 虽氨的毒性、腐蚀性等限制其在实际中应用，但随着技术进步，有望在解决能源危机和环境污染中发挥关键作用。 表  液氨和液氢的部分性能 燃料 存储温度/℃ 存储压力/kPa 密度/(g/cm3) 体积能量密度/(MJ/cm3) 液氨 25 1030.0 0.6028 11333 液氢 -253 102.0 0.0708 8539 体积能量密度：单位体积储存能量的大小。 氨合成及使用的技术路线图 回答下列问题。 (1)氢气和氨被视为零碳燃料，原因是二者都不含有___________元素。氢气作为燃料具有的优势有___________(写一条)。 (2)点燃时，氨与氧气发生反应的化学方程式为___________。 (3)分析表中数据，与液氢相比，液氨具有的优势有___________、___________、___________。 (4)在氨合成及使用的技术路线中，属于氧化物的物质是___________，发生的化学变化有___________个；为节约资源、降低合成氨的成本，需循环利用的物质是___________。 【变式4-1】（24-25九年级下·辽宁抚顺·期中）规范操作是实验成功的保障，下列操作正确的是 A．检查气密性 B．收集氢气 C．倾倒液体试剂 D．处理实验废液 【变式4-2】（24-25九年级下·辽宁抚顺·阶段检测）正确的实验操作对实验结果和人身安全非常重要。下列操作正确的是 A．夹持试管 B．检查装置气密性 C．过滤液体 D．氢气放置 【变式4-3】（25-26九年级上·辽宁葫芦岛·阶段检测）设计合理的实验方案是实验成功的保障。下列图示实验方案能达到目的的是 A．甲实验可以鉴别氢气和甲烷 B．乙实验探究二氧化碳能与水反应 C．丙实验中验证是分解的催化剂 D．丁实验中镁在二氧化碳中剧烈燃烧，说明助燃物不仅仅是氧气 ▌题型05 几种可燃气体的鉴别 理论：可以根据燃烧产物的不同，辨别气体的种类。 氢气燃烧的产物是水；一氧化碳燃烧的产物是二氧化碳；甲烷燃烧的产物是二氧化碳和水。 【典例1】（2025·辽宁鞍山·三模）阅读下列短文，并回答问题。 天然气是重要的能源之一，其主要成分为甲烷（）。利用甲烷催化可制取氢气。一种催化制氢的透氢膜反应器如下图所示，通入的甲烷和水蒸气在高温和催化剂作用下反应生成一氧化碳和氢气（该反应是吸热反应），一部分氢气通过透氢膜与膜外侧通入的氧气反应。 (1)天然气属于______（填“纯净物”或“混合物”）。 (2)写出甲烷和水蒸气制氢反应的化学方程式______。 (3)在透氢膜反应器外侧，通入氧气的目的是______。 (4)下列分析正确的是______（填字母序号）。 A．天然气和氢气都属于可再生能源 B．反应生成的氢气全部通过了反应器 C．、和都具有可燃性 D．催化剂在反应中质量和性质不变 【变式5-1】（23-24九年级上·辽宁·期末）下列实验方案中，不能达到目的的是 选项 实验目的 实验方案 A 鉴别Cu粉和碳粉 观察外观 B 除去中的少量CO 将气体点燃 C 除去中的 加入足量二氧化锰，过滤 D 鉴别CO和 点燃，在火焰上方分别罩一个干冷烧杯，观察 A．A B．B C．C D．D 【变式5-2】（24-25九年级下·辽宁·阶段检测）下列实验方案不能达到目的的是（　　） 选项 实验目的 实验方案 A 除去CO2气体中混有的少量CO 将气体缓慢通过灼热的氧化铜 B 除去生石灰中少量碳酸钙 高温煅烧，直至固体质量不再减少为止 C 区分CO和CH4 点燃，在火焰上方分别罩一个干冷的烧杯，观察 D 鉴别N2和CO2 将燃着的木条伸入集气瓶中，使木条熄灭的是二氧化碳 A．A B．B C．C D．D 【变式5-3】（24-25九年级下·辽宁沈阳·开学考试）燃料是人类获得能量的重要来源。某兴趣小组对“家用燃料随时代发展产生的变化”开展了学习活动。 任务一  调查家用燃料的变迁 常见的家用燃料有柴草、煤、液化石油气、天然气(主要成分是甲烷，化学式为CH4)、酒精等。近50年家用燃料的使用，主要经历了右图所示发展过程。 (1)蜂窝煤的主要成分是碳，煤球制成蜂窝煤的原因：___________。 任务二  探究甲烷的燃烧产物 【提出问题】甲烷充分燃烧会产生哪些物质？ 【查阅资料】一氧化碳能使新鲜鸡血变为桃红色；SO2是一种主要的大气污染物。 【猜想假设】猜想1：CO2和H2O 猜想2：CO2、CO和H2O (2)你的猜想：___________和H2O，依据是___________。 【进行实验】 (3)小组同学通过下面的实验验证了猜想。 操作 现象 结论 步骤1：验纯后，点燃甲烷，在火焰上方罩一个干燥烧杯。 烧杯内壁出现水雾 ①甲烷燃烧产物有___________。 步骤2：将甲烷充分燃烧产生的气体导出，通入澄清石灰水中。 ②___________。 猜想1或2成立 步骤3：将甲烷充分燃烧产生的气体导出，③___________中。 无明显现象 猜想1成立 【反思评价】 (4)根据以上探究，写出甲烷充分燃烧的化学方程式___________。 (5)家用天然气燃烧不充分时，火焰偏黄，锅底容易变黑。锅底的黑色物质可能是___________。 任务三  认识燃料变迁的意义 开发和利用清洁、高效的新能源，使人们的生活更美好。充分燃烧1kg煤或1kg天然气释放的热量和产生SO2的质量如下图所示。 (6)天然气代替煤作家用燃料，除了具有便于管道运输的优点外，根据上图分析，还具有的一个优点是___________。 (7)你认为“家用燃料随时代发展产生变化”的原因是___________。(写1条) ▌题型06 资源综合利用和新能源开发的重要意义 6．煤和石油 煤（工业的粮食） 石油（工业的血液） 形成 ______等被埋于土中→经长期复杂变化成煤 ______的遗骸被沙泥掩埋→经复杂变化形成石油 物质分类 ______ ______ 主要元素 ______元素（还有H、______、S和O元素等） ______和______元素，还含有有害的元素铅等 综 合 利 用 产品 干馏：把煤隔绝空气加强热，得到______、______和______等 分馏：利用石油各成分的______不同，将它们分离得到溶剂油、______、航空煤油、______、柴油、润滑油、石蜡、沥青等 变化 属于______变化 属于______变化 新能源开发的意义：发展新能源能够减少化石燃料依赖，降低碳排放，缓解温室效应；减轻大气污染，改善生态环境；保障能源供给安全，推动能源结构转型，助力可持续发展。 【典例1】（25-26九年级上·辽宁鞍山·阶段检测）阅读下面科普短文，回答下列问题。 2025年3月26日，CIHC2025国际氢能大会盛大开幕，氢能产业再次成为热点话题。 氢气的主要来源包括化石燃料制氢和电解水制氢。化石燃料制氢技术比较成熟，但也存在诸多问题。利用可再生能源电解水制氢是目前理想的制氢技术，其技术主要有三种，分别是光催化、光电催化和光-电催化耦合制氢，对应的氢能转化率如表。 可再生能源制氢技术 氢能转化率 光催化 不足5% 光电催化 不足5% 光-电催化耦合 70%以上 氢气储运是氢能产业链的重要环节。除了储氢合金，中国科学家提出的“液态阳光”也是一种储氢载体。“液态阳光”是指利用太阳能等可再生能源制取绿色氢气，结合二氧化碳加氢技术制备以甲醇()为代表的液态燃料。甲醇相比氢气、甲烷等燃料，它可以直接使用现有的以汽油为主的燃料储存运输设施，降低了氢气储存和运输的成本。 “液态阳光”的关键技术之一是合成甲醇时催化剂的选择。工业生产选择催化剂时，催化剂的稳定性是重要参考条件之一、中国科学家突破了这一关键技术(部分研究成果如图)，推动了“液态阳光”生产从实验室走向应用。事实证明，这是切实可行的碳中和路径。 结合所学化学知识回答相关问题： (1)化石能源包括___________、石油和天然气，它们属于___________(填“可再生”或“不可再生”)能源，家用燃油汽车的燃料是___________。 (2)如表格所示，光-电催化料合技术的优势之一是___________。 (3)煤经过加工合成的甲醇，___________(填“能”或“不能”)称作“液态阳光”。 (4)甲醇可以直接使用现有的以汽油为主的燃料储存运输设施，原因是___________。 (5)催化剂在化工生产中具有重要作用，它能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和在反应前后都不发生变化。根据图中信息，选出合成“液态阳光”最适合的催化剂为___________。 A． B． C． D． (6)制备合成“液态阳光”的大多数催化剂都需用到ZnO作原料，工业上通常用高温煅烧碳酸锌的方法制取ZnO，同时生成另一种氧化物，写出反应化学方程式___________。 (7)“液态阳光”的应用对解决___________(填字母序号)问题具有重要意义。 A．氢气的储存和运输 B．减碳和碳中和 C．化石燃料危机 【变式6-1】（24-25九年级上·辽宁朝阳·阶段检测）阅读下面科普短文。 氢能是一种清洁能源，氢气的生产和储存是科学研究的重要方向。 制氢：目前制氢的方法主要有化石能源制氢、电解水制氢和乙醇裂解制氢等。由化石能源制得的H2中含有CO，利用液氮的低温可将CO液化分离，从而获得纯净的H2。电解法制氢的能量转化如图1所示，其中利用可再生能源制得的氢气称为绿色氢气。乙醇裂解制氢会受到反应温度、催化剂种类等多种因素的影响。图2为我国科研人员研究反应温度对Ni/C催化裂解乙醇产氢率的影响。 储氢：氢气储存方式主要有金属氢化物储氢、低温液化储氢、高压压缩储氢、碳基材料储氢等。金属氢化物储氢是把氢以氢化物的形式储存在金属或合金中，比液化储氢和高压储氢安全，并且有很高的储存容量。中国科学家研究出镁基固态储氢技术：利用金属镁和氢气在300℃和高压条件下发生反应生成氢化镁(MgH2)，实现了固态储氢。MgH2是氢能源汽车的供能剂，它能与水反应生成氢氧化镁，同时释放出氢气。 氢能源能有效减少CO2的排放，随着制氢与储氢技术的不断发展，氢能源作为一种理想的清洁能源，其发展前景可期。 依据文章内容回答下列问题。 (1)图1中的化石能源包括煤、石油和___________。 (2)利用液氮的低温能将H2与CO分离，说明H2的沸点比CO的沸点___________ 。 (3)我国科学家已研制出在新型高效光催化剂作用下，利用太阳能分解水制氢气。水在通过并接触催化剂表面时分解的微观过程如图所示(“”表示氢原子，“”表示氧原子，“”表示催化剂)。 ①  ②  ③     ④   ⑤ 则水分解微观过程的正确顺序是___________。 A．④①②③⑤ B．①④②⑤③ C．①④③⑤② D．③⑤②④① (4)镁基固态储氢的化学反应方程式为___________ 。 (5)从微观的角度解释能低温液化、高压压缩储氢的原因是___________。 (6)判断下列说法是否正确(填“对”或“错”)。 ①利用太阳能发电并电解水制氢可实现CO2零排放___________。 ②由图2可知，温度越低，Ni/C催化裂解乙醇产氢率越大___________。 (7)氢能源被称为理想能源的原因是___________(用化学方程式回答)。 【变式6-2】（25-26九年级上·辽宁盘锦·期末）阅读下列科普短文，回答问题。 天然气的综合利用是重要的研究课题。天然气是重要的化石燃料和能源，主要成分为甲烷（），还含有少量硫化氢（）等气体。硫化氢可在催化剂作用下与甲烷反应而除去，其反应微观示意图如图1所示。 利用甲烷催化制取氢气。一种甲烷水蒸气催化制氢的透氢膜反应器如图2所示，通入的甲烷和水蒸气在高温和催化剂作用下反应生成一氧化碳和氢气（该反应是吸热反应），一部分氢气通过透氢膜与膜外侧通入的氧气反应。 利用甲烷在高温、催化作用下分解，可制取新型碳单质材料——石墨烯，石墨烯具有很高的强度和优良的导电性能。 (1)天然气属于______（填“可再生”或“不可再生”）能源，天然气完全燃烧的化学方程式为_________________。 (2)结合图1，分析甲烷与硫化氢的反应。 ①产物“”中，碳元素和硫元素的质量比为______（填最简整数比）； ②该反应过程中变化的是______（填字母序号）； A．分子的数目    B．原子的种类    C．物质的总质量 ③从优化能源的角度分析，该反应的优点为_______________________（写一点即可）。 (3)结合图2，分析甲烷水蒸气制氢反应。 ①甲烷水蒸气制氢反应的化学方程式为____________________； ②在反应器的膜外侧通入氧气的主要目的是____________________； ③推测透氢膜反应器具有________________________的结构特点。 【变式6-3】（24-25九年级上·辽宁大连·期末）阅读下面科普短文。 “液态阳光”即“清洁甲醇”和“绿色甲醇”，是指生产过程中碳排放极低或为零时制得的甲醇。第五代甲醇的生产过程中，水经太阳光光解制氢，在一定温度和催化剂的条件下二氧化碳加氢生成甲醇（如图1）。该过程零污染零排放，并且可形成循环，是迄今为止人类制备甲醇最清洁环保的方式之一。 催化剂对该反应起到了关键性的作用，如图2，研究人员使用两种催化剂，探究了影响该反应效果的因素（甲醇的选择比数值越大，反应效果越好）。 新能源的出现正在改变世界格局，“液态阳光”正是中国成为世界强国的历史机遇。 回答下列问题。 (1)如图1分析，“液态阳光”的制备过程中，能够循环使用的物质是________。 (2)该技术通过光伏捕获太阳能，最终将太阳能以液态燃料甲醇的形式储存并利用。从能量转化角度分析，该过程类似于植物的________作用。 (3)结合材料和图1所给信息，二氧化碳加氢生成甲醇的化学方程式为________。 (4)生成的甲醇与水的混合液体可以通过蒸馏的方法将它们分离，利用的是甲醇和水的________不同。 (5)如图2可知，影响二氧化碳与氢气制备甲醇反应效果的因素有催化剂的种类、CO2和H2的比例，____，上述因素中对反应效果影响最大的是________。 (6)如图2可知，进行①⑤⑨组实验的目的是________；对比________组实验也能达到相同的目的。 (7)结合上述材料分析，使用该能源的重要意义是________（写一条）。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 化石能源的合理利用（题型突破·举一反三） ▌题型01 常见的化石能源及其成分 【典例1】B 【变式1-1】C 【变式1-2】A 【变式1-3】B ▌题型02 常见几种燃料使用对环境的影响 【典例1】B 【变式2-1】B 【变式2-2】B 【变式2-3】D ▌题型03 甲烷的燃烧 【典例1】C 【变式3-1】C 【变式3-2】B 【变式3-3】B ▌题型04 氢气的制备、应用、优点 【典例1】(1) 碳 单位质量热值高 (2) (3) 存储温度高，接近室温，存储容易 密度大，相同质量时体积小，占用空间小 体积能量密度大，相同体积存储更多能量 (4) 水 3 水、氮气 【变式4-1】C 【变式4-2】D 【变式4-3】D ▌题型05 几种可燃气体的鉴别 【典例1】(1)混合物 (2) (3)为甲烷制取氢气反应提供热量 (4)C 【变式5-1】B 【变式5-2】D 【变式5-3】(1)增大其与氧气接触面积，使燃烧更充分 (2) CO、H2O 质量守恒定律或反应前后元素种类不变 (3) 水/H2O 澄清的石灰水变浑浊 新鲜鸡血 (4) (5)炭黑 (6)热值高、不易造成酸雨 (7)热值高、环保 ▌题型06 资源综合利用和新能源开发的重要意义 【典例1】(1) 煤 不可再生 汽油/柴油 (2)氢能转化率高 (3)不能 (4)甲醇常温下为液态燃料 (5)A (6)ZnCO3ZnO+CO2↑ (7)ABC 【变式6-1】(1)天然气 (2)低 (3)B (4) (5)分子间有间隔 (6) 对 错 (7) 【变式6-2】(1) 不可再生 (2) A 利用催化剂将硫元素脱除，减少燃烧产物中的有害污染 (3) 氢气与氧气反应放热，为制氢提供热量 多孔（或能允许氢分子通过的孔道结构） 【变式6-3】(1)水 (2)光合 (3) (4)沸点 (5) 温度 催化剂种类 (6) 探究温度和催化剂相同的情况下一氧化碳和氢气的比例对甲醇的选择性的影响 ②⑥⑩/③⑦⑪ (7)减少对传统化石能源的依赖（或缓解能源危机、减少环境污染等合理均可） / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $