6.2 化石燃料的利用（知识清单）化学新教材鲁教版九年级上册

第六单元 控制燃烧 第二节 化石燃料的利用 一、化石燃料的燃烧 1. 化石燃料的形成 化石燃料包括煤、石油、天然气，它们是由古代生物的遗骸埋入地下后，长期在空气不足、高温高压的条件下经复杂变化形成的，属于不可再生能源。 煤由植物残体长期分解形成，呈固态；石油、天然气由海洋动植物遗体经地壳深处的压力和地热作用转化形成，分别呈液态、气态。 三大化石燃料中都含有碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）等元素，它们都是混合物。 2.煤和石油 煤 石油 特点 混合物、不可再生能源 混合物、不可再生能源 主要成分 主要含碳元素，还含少量的氢、氮、氧、硫等元素 主要含碳、氢元素 炼制原理 煤隔绝空气加热，发生化学变化 分馏是利用石油中各组分沸点不同将其分离的一种方法，属于物理变化。 炼制产品 焦炭、煤焦油、煤气（主要含氢气、一氧化碳、甲烷） 汽油、煤油、柴油；沥青；石蜡 3.天然气 主要含碳、氢元素，主要成分是甲烷，是较清洁的能源。西气东输：输的是天然气。 甲烷 化学式 CH4 物理性质 无色,无味的气体,密度比空气小,极难溶于水。 化学性质 可燃性：CH4+2O2点燃CO2+2H2O（发出蓝色火焰） 燃烧现象及产物检验：产生明亮的蓝紫色火焰，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。 沼气 主要成分 甲烷 制备 把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵产生。 可燃冰 主要成分 甲烷水合物。 优点 热值高，储量巨大，有望成为未来新能源。 缺点 若开发利用不当，可能引发地质灾害和温室效应加剧。 4. 化石燃料的危害 （1）煤、汽油、煤油、柴油等燃料除含碳、氢元素外，还含有少量硫、氮元素，燃烧时生成二氧化硫和氮氧化物，释放到大气中污染空气，是形成酸雨的重要原因。 （2）从污染物与温室气体排放看：煤＞石油＞天然气。天然气的主要成分是甲烷，是污染最小的化石燃料，属于较清洁的能源。 二、化石燃料的综合利用 1. 石油的综合利用 石油不仅是重要的燃料，还是宝贵的化工原料，人们把石油称为“工业的血液”。 石油化工：将石油中的大分子断裂为小分子，再按需要将小分子组合成大分子，可制得塑料、合成橡胶、合成纤维、药物和染料等。 2. 煤的综合利用 我国能源资源现状是“富煤、贫油、少气”，煤炭储量占我国化石能源总储量的90%以上，能源消费以煤为主。 煤的综合利用方式主要有焦化、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。 利用方式 主要条件 主要产物 焦化 隔绝空气加强热 焦炭、煤焦油、焦炉气 液化 高温、高压、催化剂作用下裂解并加氢 汽油、煤油、柴油等液体燃料 气化 在氧气不足的条件下不充分燃烧 CO、H₂、CH₄等燃料气 3.降低化石能源的利用对环境的影响 （1）化石燃料造成空气污染 ①煤燃烧排放的污染物：SO2、NO2等氮的氧化物（二者引起酸雨）、CO、烟尘等。 ②汽车尾气中的污染物：CO、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物和烟尘。 （2）减少化石能源的利用对环境的影响：提高燃料质量、改进使用技术，减少污染物的排放； ①推广使用脱硫煤；改进脱硫设备；用天然气代替煤； ②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。 4. 认识碳单质 金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，物理性质差异大的原因是碳原子的排列方式不同。 金刚石是天然存在最硬的物质；石墨很软、有滑腻感，具有优良的导电性能。 结构 构成微粒 性质 用途 金刚石 碳原子 无色透明的的固体。天然存在的最硬的物质。 特殊条件下制备的金刚石薄膜透光性好、硬度大；导热性好。 制装饰品(钻石)；制钻头、切割大理石、裁玻璃； 石墨 碳原子 灰黑色的有金属光泽的固体；很软，有滑腻感；熔点高，有良好的导电性。 作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚. C60 C60分子 有特殊的物理性质 用于超导、催化、材料科学等领域 木炭、活性炭、焦炭的主要成分是碳，具有疏松多孔的结构，因此具有吸附性，活性炭可用于防毒面具、制糖脱色、净水等。 4. 清洁能源与能源转型 清洁化、低碳化是未来燃料发展的重要方向。 人们积极探索可再生的绿色能源，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。 新能源的 开发和利用 氢气 优点：最清洁、最理想的能源：放热量多、无污染 制备：锌与稀硫酸：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 目前不能广泛使用的原因：制取氢气成本太高且贮存困难 其他能源 太阳能、风能、潮汐能、核能、生物质能等 5. 能源转型 第一次能源转型以煤为主，进入“蒸汽时代”；第二次以石油、天然气为主，进入“电气时代”“信息时代”；第三次以新能源替代化石能源，推动人类进入“智能时代”。 注意事项： ① 化石燃料（煤、石油、天然气）都是混合物，都是不可再生能源；天然气的主要成分是甲烷，是相对清洁的化石燃料。 ② 石油分馏是物理变化（无新物质生成）；煤的焦化、液化、气化及燃料燃烧都是化学变化。 ③ 含硫、氮元素的燃料燃烧会生成二氧化硫和氮氧化物，是造成酸雨等环境污染的重要原因。 ④ 选择燃料要综合考虑热值、点燃难易、是否生成污染气体、价格、使用安全、储存运输等因素，没有最理想的燃料。 ⑤ 金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，物理性质不同是由碳原子的排列方式不同引起的。 ⑥ 活性炭的吸附性属于物理性质，吸附过程没有新物质生成，属于物理变化。 特别提醒： ① 化石燃料燃烧的共性环境问题：产生温室气体二氧化碳；含硫、氮元素的燃料还会产生二氧化硫、氮氧化物，形成酸雨。 ② “结构决定性质，性质决定用途”：金刚石、石墨、C60组成元素相同，物理性质差异大，但化学性质基本相似。 ③ 石油分馏（物理变化）与煤的焦化、液化、气化（化学变化）是判断变化类型的高频易错点，关键看有无新物质生成。 ④ 清洁化、低碳化是未来燃料发展的方向，氢能、太阳能、风能等可再生能源是清洁能源的重要代表。 归纳总结： ① 一条主线：化石燃料（煤、石油、天然气）→燃烧提供能量，同时作为化工原料综合利用。 ② 两个对比：物理变化（石油分馏）与化学变化（煤的焦化、液化、气化、燃料燃烧）；相对清洁（天然气）与污染较重（煤）。 ③ 三个关系：“组成—结构—性质—用途”，碳单质因碳原子排列方式不同而物理性质各异。 ④ 四个角度：选择燃料综合考虑热值、点燃难易、污染、成本、安全、储存运输等因素。 ⑤ 树立节约能源、合理利用资源的意识，认识开发清洁能源对环境保护和可持续发展的重要意义。 1. 石油分馏是利用各组分沸点不同将石油分离的过程，没有新物质生成，属于物理变化。 2. 天然气的主要成分甲烷燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳是温室气体，天然气虽比煤、石油污染小，但并非零排放。 3. 化石燃料是不可再生能源，储量有限，应节约使用并积极开发新能源。 4. 金刚石和石墨虽都由碳元素组成，但碳原子的排列方式不同，物理性质差异很大（如硬度、导电性）。 5. 煤的焦化、液化、气化三者都有焦炭、煤焦油、燃料气等新物质生成，均属于化学变化。 6. C60是由碳元素组成的单质，属于纯净物，不是化合物。 7. 煤、石油、天然气都是由多种物质组成的混合物。 8. 金刚石、石墨、C60的化学性质相同。它们都由碳元素组成，化学性质基本相似。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六单元 控制燃烧 第二节 化石燃料的利用 一、化石燃料的燃烧 1. 化石燃料的形成 化石燃料包括　　　　　　　　，它们是由古代生物的遗骸埋入地下后，长期在　　　　　　　　　的条件下经复杂变化形成的，属于　　　　　　。 煤由植物残体长期分解形成，呈固态；石油、天然气由海洋动植物遗体经地壳深处的压力和地热作用转化形成，分别呈液态、气态。 三大化石燃料中都含有　　　　　　　　　　　　　　　　　等元素，它们都是　　　。 2.煤和石油 煤 石油 特点 混合物、　　　　能源 混合物、　　　　能源 主要成分 主要含　　元素，还含少量的氢、氮、氧、　　等元素 主要含　　　元素 炼制原理 煤隔绝空气加热，发生　　变化 分馏是利用石油中各组分　　　　将其分离的一种方法，属于　　　　。 炼制产品 焦炭、煤焦油、　　（主要含氢气、一氧化碳、甲烷） 　　、煤油、柴油；沥青；石蜡 3.天然气 主要含　　　元素，主要成分是　　，是较清洁的能源。西气东输：输的是　　　　 甲烷 化学式 　　　　 物理性质 无色,无味的气体,密度比空气　　,　　溶于水。 化学性质 可燃性：　　　　　　　　　　　　（发出　　火焰） 燃烧现象及产物检验：产生明亮的　　　火焰，罩在火焰上方的干冷的烧杯内壁出现　　，倒转烧杯，注入少量澄清石灰水，澄清石灰水　　　。 　　 主要成分 　　 制备 把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵产生。 可燃冰 主要成分 　　　　　。 优点 　　　，　　　　，有望成为未来新能源。 缺点 若开发利用不当，可能引发　　　　和　　　　　　。 4. 化石燃料的危害 （1）煤、汽油、煤油、柴油等燃料除含碳、氢元素外，还含有少量　　　　　，燃烧时生成　　　　　　　　　，释放到大气中污染空气，是形成　　的重要原因。 （2）从污染物与温室气体排放看：　　　　　　　　。天然气的主要成分是　　，是污染最小的化石燃料，属于　　　　　　。 二、化石燃料的综合利用 1. 石油的综合利用 石油不仅是重要的燃料，还是宝贵的　　　　，人们把石油称为　　　　　　。 石油化工：将石油中的大分子断裂为小分子，再按需要将小分子组合成大分子，可制得　　　　　　　　　　　　　　　　　　等。 2. 煤的综合利用 我国能源资源现状是　　　　　　　　　，煤炭储量占我国化石能源总储量的　　　　，能源消费以煤为主。 煤的综合利用方式主要有　　　　　　　　，其产物是化肥、农药、合成材料及冶金等领域的重要原料。 利用方式 主要条件 主要产物 焦化 隔绝空气加强热 焦炭、煤焦油、焦炉气 液化 高温、高压、催化剂作用下裂解并加氢 汽油、煤油、柴油等液体燃料 气化 在氧气不足的条件下不充分燃烧 CO、H₂、CH₄等燃料气 3.降低化石能源的利用对环境的影响 （1）化石燃料造成空气污染 ①煤燃烧排放的污染物：　　　　、　　　　　　　　　　（二者引起酸雨）、　　、　　等。 ②汽车尾气中的污染物：　　、　　　　　　　　　、　　　　　和　　。 （2）减少化石能源的利用对环境的影响：提高　　　　、改进　　　　，　　　　　　　　； ①推广使用　　　；改进脱硫设备；用　　　代替煤； ②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。 4. 认识碳单质 金刚石、石墨和C60都是　　　　　　　　　，物理性质差异大的原因是　　　　　　　　　　。 金刚石是　　　　　　　　　；石墨很软、有滑腻感，具有　　　　　　　。 结构 构成微粒 性质 用途 金刚石 　　　 无色透明的的固体。天然存在的最　　的物质。 特殊条件下制备的金刚石薄膜　　　　、　　大；　　　好。 制装饰品(钻石)；制钻头、　　　　　、　　　； 石墨 　　　 　　　的有金属光泽的固体；很　　，有　　　；熔点高，有良好的　　　。 作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚. C60 　　　　 有特殊的物理性质 用于　　、　　、材料科学等领域 木炭、活性炭、焦炭的主要成分是碳，具有　　　　　　　，因此具有　　　，活性炭可用于防毒面具、制糖脱色、净水等。 4. 清洁能源与能源转型 　　　　　　　是未来燃料发展的重要方向。 人们积极探索可再生的　　　　，如　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　等，以保持人类社会与自然的和谐可持续发展。 新能源的 开发和利用 氢气 优点：最清洁、最理想的能源：　　　　　　　　 制备：锌与稀硫酸：　　　　　　　　　　　　　　　　 目前不能广泛使用的原因：制取氢气成本太高且贮存困难 其他能源 　　　、　　、潮汐能、核能、生物质能等 5. 能源转型 第一次能源转型以煤为主，进入　　　　　；第二次以石油、天然气为主，进入　　　　　　　　　　；第三次以新能源替代化石能源，推动人类进入　　　　　。 注意事项： ① 化石燃料（煤、石油、天然气）都是混合物，都是不可再生能源；天然气的主要成分是甲烷，是相对清洁的化石燃料。 ② 石油分馏是物理变化（无新物质生成）；煤的焦化、液化、气化及燃料燃烧都是化学变化。 ③ 含硫、氮元素的燃料燃烧会生成二氧化硫和氮氧化物，是造成酸雨等环境污染的重要原因。 ④ 选择燃料要综合考虑热值、点燃难易、是否生成污染气体、价格、使用安全、储存运输等因素，没有最理想的燃料。 ⑤ 金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质，物理性质不同是由碳原子的排列方式不同引起的。 ⑥ 活性炭的吸附性属于物理性质，吸附过程没有新物质生成，属于物理变化。 特别提醒： ① 化石燃料燃烧的共性环境问题：产生温室气体二氧化碳；含硫、氮元素的燃料还会产生二氧化硫、氮氧化物，形成酸雨。 ② “结构决定性质，性质决定用途”：金刚石、石墨、C60组成元素相同，物理性质差异大，但化学性质基本相似。 ③ 石油分馏（物理变化）与煤的焦化、液化、气化（化学变化）是判断变化类型的高频易错点，关键看有无新物质生成。 ④ 清洁化、低碳化是未来燃料发展的方向，氢能、太阳能、风能等可再生能源是清洁能源的重要代表。 归纳总结： ① 一条主线：化石燃料（煤、石油、天然气）→燃烧提供能量，同时作为化工原料综合利用。 ② 两个对比：物理变化（石油分馏）与化学变化（煤的焦化、液化、气化、燃料燃烧）；相对清洁（天然气）与污染较重（煤）。 ③ 三个关系：“组成—结构—性质—用途”，碳单质因碳原子排列方式不同而物理性质各异。 ④ 四个角度：选择燃料综合考虑热值、点燃难易、污染、成本、安全、储存运输等因素。 ⑤ 树立节约能源、合理利用资源的意识，认识开发清洁能源对环境保护和可持续发展的重要意义。 1. 石油分馏是利用各组分沸点不同将石油分离的过程，没有新物质生成，属于　　　　。 2. 天然气的主要成分甲烷燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳是温室气体，天然气虽比煤、石油污染小，但　　　　　。 3. 化石燃料是　　　　　　，储量有限，应节约使用并积极开发新能源。 4. 金刚石和石墨虽都由碳元素组成，但　　　　　　　　　　，物理性质差异很大（如硬度、导电性）。 5. 煤的焦化、液化、气化三者都有焦炭、煤焦油、燃料气等　　　　　，均属于化学变化。 6. C60是由碳元素组成的　　，属于纯净物，不是化合物。 7. 煤、石油、天然气都是由多种物质组成的　　　。 8. 金刚石、石墨、C60的　　　　　　。它们都由碳元素组成，　　　　　　　　。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $