化石燃料的利用1

化石燃料的利用

〖知识要点〗

一、化石燃料

远古时代的动植物和其他生物遗体在地球内部热量和压力作用下，经过几亿年的时间而形成的，是不可再生的能源，它们燃烧后能够提供某种形式的能量（热能、光能、电能等），其中煤、石油、天然气是重要的化石燃料，都是由碳氢化合物组成的，此外还含有硫、氮等元素。

二、燃料的热值

相同质量的燃料完全燃烧放出的热量不等，一定量燃料完全燃烧时放出的热量称为该燃料的热值。（如：原煤

J/

㎏、天然气J/㎏等。）

三、燃料的选择

不同的燃料成分不同、性质不同、燃料产生的效果也不相同，根据燃料的性质，选择合适的燃料。考虑因素包括：价格、点燃的难易、是否产生污染物、使用的安全性以及运输和贮存等方面综合考虑。

四、化石燃料对环境的污染

1、全球气候的变化

2、化石燃料的主要成分是碳，燃烧后转变为二氧化碳，使二氧化碳浓度增大，导致温室效应。

3、火力发电站的“余热”排放到河流、湖泊或海洋中，使水温升高，严重时可导致鱼等水生物大量死亡。

4、大气污染：化石燃料中含有相当数量的硫、氮，燃烧转化为二氧化硫和氮的氧化物能够溶于水，形成酸雨，同时化石燃料不完全燃烧会产生一氧化碳，污染空气（例如汽车尾气的排放等，还有煤炭燃烧也会产生大量粉尘）。

五、煤的综合利用

煤是我国主要的化石能源，煤的综合利用措施主要有下列2条：

1

、煤的汽化：煤和水在高温的条件下发生反应，转化为水煤气，主要产品有等。

2、煤的焦化：也称煤的干馏，是在隔绝空气的条件下加强热，使组成煤的物质发生分解反应。主要产品及用途：

焦炭：金属冶炼，电极材料（占70%—80%）

煤焦油：重要的化工原料（占2%—5%）

焦炉气：含有等，既可作燃料又是重要的化工原料（占10%—20%）

六、石油的分馏

石油是多种物质组成的混合物，没有固定的组成和性质，根据组成石油的各物质的沸点不同，将石油分离出不同的燃料（如汽油、煤油、液化石油气等），是一种物理变化。

七、需进一步开发的新能源

由于我国目前使用的能源主要是化石能源，而化石能源又是不可再生的能源，为了保持人类的可持续发展，急需进一步开发新能源。主要有：太阳能、核能、风能、地热能等，不污染环境。

【典例引路】

例1、空气、水、天然气、石油和煤等自然资源对人类的生存，日常生活和工农业生产都有着极其广泛和重要的用途。将与下列用途对应的物质的名称填在空白处：

（1）可用做生活燃料，并能通过管道长途输送的是

（2）直接供人和动植物呼吸的是

（3）可用于生产城市居民生活用的管道煤气是

（4）是重要的化工原料而被称之为“工业的血液”的是；

（5）可用于获取充制霓红灯的气体是。

分析：煤、空气、水、天然气、石油都属于自然资源，其中煤、石油、天然气等称为化石燃料。人们常把煤称为“工业的粮食”，把石油称为“工业的血液”，空气不仅直接供给呼吸，而且从空气中可获取稀有气体，用于充制霓红灯，管道煤气的主要成分是一氧化碳和水。其生产原料是煤和水，

制取煤气的化学方程式为

。

例2、开采过的矿井留下了硕大的封闭性好、能耐高压的穴腔。国家已将其作为“西气东输”工程的调峰储气库，到西气东输管道全面启用时，这个储气库日储气量将达到

8m3。从产生同样热量的角度分析。这个储气库相当于一天能储存原煤？[已知：天然气的密度为0.66㎏/m3(25℃),天然气的热值为

/㎏，原煤的热值为

/㎏]

分析：本题是一个热值的计算题。只要理解热值的概念，计算出天然气的燃烧的热量，转化为多少吨煤放出的热量。

解：天然气的质量为0.66㎏/m3×

8m3=

8㎏；

燃烧放出的热量为

8㎏×

/㎏=1.724×1016

;

原煤的质量为8

= 8.2×105

答：这个储气库相当于一天能储存8.2×105t原煤。

例3、近年来，某市政府率先在公交车和出租车中推行用天然气代替汽油作燃料的改革，取得了显著的进展，走在街头你会发出不少公交车和出租车上印有“CNG”的标志，代表它们是以压缩天然气作为燃料的汽车。（1）该市政府推行这一改革的主要目的是 ；（2）天然气主要成分是 ；（3）天然气的主要成分若出现在煤矿的矿井里，并达到一定的浓度，遇明火就会发生爆炸，这就是人们常说的瓦斯爆炸，瓦斯爆炸严重危害井下矿工的生命安全，为了防止瓦斯爆炸必须采取 ， 等安全措施。

分析：作为汽车燃料的汽油燃烧产生大量的一氧化碳及氮的氧化物和烟尘，污染空气，而天然气的主要成分是

是一种清洁能源，具有可燃性，煤矿中的含量达到爆炸极限，遇明火发生爆炸，防止措施从减少或降低甲烷的浓度，严禁明火等方面考虑。

例4、煤是重要的化工原料，用煤做燃料不仅是极大的浪费，而且固体煤中含有硫在燃烧时生成二氧化硫气体，造成环境污染，东北某城市冬季取暖约150天，每天消耗含硫1%的煤200吨，该城市一冬天向空气中排放二氧化硫气体，从保护环境的角度考虑，请你提出一条合理的建议

分析：本题的计算可以根据燃烧后硫元素的质量不变为依据，150天消耗的煤中硫元素的质量也就是排放到空气中二氧化硫的气体中硫元素的质量，然后依据化学式计算得出二氧化硫的质量，合理化建议从不产生污染和消除污染性物质两方面考虑，合理即可。

例5、实验证明，在同温同压下，相同体积的任何气体中含有相同的分子数。根据此结论回答下列问题（以下气体均处在同温同压下）。

（1）将同体积的一氧化碳（煤气的主要成分）和甲烷（天然气的主要成分）混合，所得混合气体中，碳、氢、氧元素的原子个数为，碳、氢、氧元素的质量比为（化成最简整数比）

（2）分别写出一氧化碳、甲烷燃烧的化学方程式：，。

（3）燃气灶是由灶体、进气管（进一氧化碳或甲烷）、进风管（进空气）、开关等部件组成的。我国西部大开发的天然气东输，可改善东部居民生活用气，使用煤气的用户在改用天然气时，需对燃气灶加以改造，改造后的燃气灶与原来的相比，进风管的主要区别是 ，你的理由是 。

（4）面对石油、煤资源日趋减少的情况，人们正在积极开发新能源，你认为二十一世纪来源广泛、燃烧放热多、无污染的燃料的最佳制取方法是。

分析：第（1）题空可以根据“在同温同压下，相同体积的任何气体中含有的分子数相同”的信息，结合已学过的化学式的含义，进行分析。根据提供的信息，所得的混合气体中一氧化碳和甲烷的分子个数比为1：1，因此可以由一个一氧化碳分子和一个甲烷分子中的C、H、O原子个数，计算C、H、O元素的质量比：（1+1）×12：（4×1）：（1×16）=6：1：4。第（3）题要求能够综合运用题目信息分析实际问题。根据两个化学方程式可知：

恰好完全反应时，体积的

与气体积比（等于分子个数比）为1：2，

与 的气体符号比为2：1，相同燃烧耗氧量较少。第（4）题，要结合学过的有关物质的知识，综合考虑“来源广泛、燃烧放热多、无污染”和“最佳制取方法”等信息。

〖达标自查〗

1、下列各物质，不属于自然界中的化石燃料的是（）

A、煤； B、石油； C、酒精； D、天然气。

2、下列物质为化合物的是（）

A、酒精； B、洁净的空气； C、石油； D、海水。

3、下列变化属于化学变化的是（）

A、石油分离； B、煤燃烧； C、酒精挥发； D、分离液态空气。

4、煤、石油在地球上的蕴藏量是有限的，以下做法错误的是（）

A、用电解水的方法制得氢气作能源； B、大量砍伐树木作燃料；

C、用高梁、玉米酿制酒精作燃料； D、开发太阳能、核能等新能源。

5、乙醇汽油就是在汽油中加入适量的乙醇混合而成的一种燃料。关于乙醇汽油的下列说法错误的是（）

A、乙醇汽油是一种新型化合物；

B、汽车使用乙醇汽油能减少有害气体的排放；

C、用石油可以制得汽油；

D、用玉米、高梁等发酵可制得乙醇。

6、厄尔尼诺现象产生的原因是因为大气中的二氧化碳剧增，为减缓此现象，最理想的燃料是（）

A、优质煤； B、天然气； C、汽油； D、氢气。

7、下列物质排放到空气中不会造成空气污染的是（）

A、煤燃烧产生的烟； B、汽车排气形成的烟雾；

C、氢气在空气中燃烧的产物； D、石油化工厂放出的废气。

8、既要节约已有能源，又要开发新能源，新能源是指（）

① 核能 ② 太阳能 ③ 风能 ④ 电能 ⑤ 水能 ⑥ 潮汐能 ⑦ 地热能

A、①②③④ B、①②③④⑤⑦ C、②③④⑤⑦ D、①②③⑤⑥⑦

9、自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源，需依靠其他能源间接制取的能源称为二级能源,如氢气属高效\无污染的二级能源.下列叙述正确的是（）

A、天然气属一级能源； B、一氧化碳属二级能源；

C、家用电器使用的电能属一级能源； D、风能属二级能源。

10、1995年12月8日，在克拉玛依特大火灾中有288名小学生葬生火海，灾难震惊全国，为此，专家呼吁：每个人都应懂得防火知识，学会如何逃生，当高楼下层起火，火势凶猛无法扑灭时，下列逃生措施中正确是（） ① 沿楼梯迅速下楼 ② 用湿毛巾堵住口鼻 ③ 匍匐前进寻找安全出口

④ 封闭房门 ⑤ 迅速转移到阳台呼救 ⑥ 跳楼

A、①②③④ B、②③④⑤ C、③④⑤⑥ D、①②④⑤

〖学力提高〗

1、到2005年，“西气东输”工程将为上海送来30亿立方米天然气。天然气的主要成分是 （填化学式），它是一清洁能源。写出该气体在空气中燃烧的化学方程式： 。城市煤气中通常含有

气体，写出

燃烧的化学方程式： 。煤气与天然气相比，从安全角度看，煤气的主要缺点是 ；从环境角度考虑，煤气、天然气和氢气，首选的燃料是 。

2、把煤隔绝空气加强热，就可以使煤分解，生成固体Ａ是，生成液体Ｂ是，生成气体Ｃ是 。Ａ可用作 ，Ｂ是重要的 ，Ｃ则是重要的 。这样煤得到了综合利用。

3、化石燃料主要包括 、 、 。煤的主要成分中含有 元素，另外还含有少量 元素，在燃烧过程中会产生 、 ，释放到大气中造成环境污染。

4、今年我们决定建设红庙岭垃圾焚烧发电厂，以改善目前填埋方式垃圾对环境产生的不良影响。其建成后既能利用垃圾，又能利用前期填埋垃圾产生的沼气，作为焚烧的原料。

（１）你认为这样做的好处是 。（至少答两点）。

（２）前期填埋的垃圾中易腐败的有机物在一定条件下被细菌分解为沼气，沼气的主要成分是 （填名称）。写出沼气燃烧的化学方程式： 。

〖探究升级〗

１、大多数汽车使用的燃料是汽油或柴油，它们燃烧时会产生一些有害物质排放到空气中，造成空气污染。 （１）请写出汽车尾气中两种主要污染物。

（２）请你提出可减少汽车尾气污染的两项措施。

2、曾经有两则新闻引起安徽省人民广泛关注： ① 2003年5月13日，安徽淮北芦岭煤矿发生特大瓦斯爆炸（瓦斯的主要成分是甲烷），造成重大伤亡。 ② 2003年5月26日，中央电视台《新闻联播》报道，“西气东输”工程进展迅速，明年安徽等省市将用到质优价廉的天然气。 （1）请用化学知识分析瓦斯爆炸的原

因 ；（2）写出天然气燃烧的化学方程式 。上面两个例子说明，化学物质可以造福人类，但有时也会给人类带来危害。请你再举出生活中的一种物质说明这个问题 。 〖探究升级〗

1、分析：汽油和柴油都经过石油分离后的产物，其中主要含在碳、氢两种元素，因此汽车尾气中含有污染空气的气体主要有一氧化碳、二氧化氮、含铅化合物等，而减少汽车尾气污染空气的措施，使汽油或柴油充分燃烧，使用无铅汽油，处理汽车尾气等方面考虑。（1

） ，含铅化合物中任意两种；

（2）① 改变发动机结构，使汽油或柴油完全燃烧； ② 使用无铅汽油； ③ 汽车尾气要经过处理后排放。 (从以上三条中任选两条，其余答案也合理)

2、分析：天然气的主要成分是甲烷，具有可燃性，混有空气并达到爆炸极限，遇明火就会爆炸，给人民的生命和财产造成灾害。可见既有有利的一面，也有有害的一面。