《化石燃料》知识速查 - 人教版初中化学公式定理 - 读趣百科

《化石燃料》知识速查

化学反应中的能量变化

1.化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，通常表现为热量的变化，即有放热现象或吸热现象。

（1)【实验】探究生石灰与水反应放出热量

实验目的
探究生石灰与水反应中的能量变化
实验步骤
在一支试管中加人一小匙干燥的生石灰（或几小块食品袋中的干燥剂，主要成分为CaO)，再加人约2mL水，观察现象，并用手轻轻触碰试管外壁
实验现象
生石灰逐渐膨胀，碎裂成粉末，与水反应产生大量白雾，用手触摸试管壁，感觉发烫
实验结论
生石灰与水发生反应放出热量，化学方程式为CaO+H20=Ca(OH)2

说明：

常见的放热反应有燃烧、缓慢氧化及其他反应，如镁与盐酸反应：

$ Mg + 2HCl \stackrel {} {=} MgCl_ {2} + H_ {2} $↑ 

（2）有些化学反应吸收热量，即吸热反应，如$ CO_ {2} + C \stackrel {高温} {=} 2CO $,$ CaCO_ {3} \stackrel {高温} {=} CaO + CO_ {2} $↑ 等。

注意：

吸热反应和放热反应的判断

（1）判断化学反应是吸热反应还是放热反应的方法。①所有的氧化反应都是放热反应，如天然气燃烧放热；②一般来说，条件为加热或高温的反应是吸热反应，但也不尽然，如木炭粉在高温下还原氧化铜就是放热反应，所以不能简单地从反应条件进行判断，而要从化学反应的本质进行区分。

（2）不能片面地认为只要有热量的变化，就一定属于化学变化，如金属导线通电放热属于物理变化。

2.人类生活对能量的利用

生活燃料的利用
做饭、取暖等
利用燃烧产生的热量
发电、烧制陶瓷、冶炼金属和发射火箭等
爆炸产生的能量
开矿采煤、开山炸石、拆除危旧建筑等
食物在体内缓慢氧化放出热量
维持体温和日常活动所需要的能量

注意：

（1）人类需要的能量并不都是由化学能转化而来的，如电热器的应用是将电能转化成了热能。

（2）能量的转化：电池充电是电能转化为化学能；电池工作时(即电池放电）是化学能转化为电能。燃烧放热是化学能转化为热能。

化石燃料

1.煤（重要的能源、重要的化工原料，称为工业“粮食”）

性质
黑色固体，有光泽，具有可燃性
组成元素
主要含碳元素，还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素
形成
古代植物等被埋于土中，经长期复杂变化形成
综合利用

2.石油（重要的能源、重要的化工原料，称为工业“血液”）

性质
黏稠状液体
组成元素
主要含碳、氢两种元素，还含少量氧、硫、氮等元素
形成
古代动植物的遗骸被层层沙泥掩埋，经长期复杂的变化而形成
综合利用

3.天然气

（1）天然气的主要成分是甲烷（CH4，俗称沼气），还含有其他杂质，属于混合物，是较清洁的气态化石燃料。

（2）CH4的物理性质：无色、无味的气体，极难溶于水，密度比空气小。

（3）【实验】探究甲烷的可燃性

实验操作
点燃从导管放出的甲烷（点燃前要检验甲烷的纯度），在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯。过一会儿，观察烧杯壁上的现象，迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入澄清的石灰水，振荡，观察现象
实验现象
甲烷燃烧，产生明亮的蓝色火焰，放出热量。在火焰的上方罩一个冷而干燥的烧杯，过一会儿，烧杯内壁上有水珠出现；迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入少量的澄清石灰水，振荡，澄清石灰水变浑浊
反应的化学方程式
$CH _ {4} + 2 O _ {2} \stackrel {\text {点燃}} {=} CO _ {2} + 2 H _ {2} O$；$CO _ {2} + Ca ( OH ) _ {2} {=} CaCO _ {3} \downarrow + H _ {2} O$

（4）存在：有石油的地方就有天然气。另外煤矿的矿井里逸出的气体（瓦斯气体）的主要成分是甲烷。沼气的主要成分也是CH4，秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，就可产生甲烷，属于可再生能源。

注意：甲烷具有可燃性，如果不纯，其中混有空气或氧气，点燃时可能发生爆炸，所以点燃前一定要先检验甲烷的纯度。

4.合理利用与开发化石能源

（1)化石燃料的用途

①农业上用作各种农机的燃料等。

②工业上用于电厂的发电等。

③交通上用于飞机、汽车、轮船的燃料等。

④生活上用于取暖、做饭、烧水等。

（2）化石燃料的储量是有限的

人类目前所消耗的能量主要来自化石能源，而化石能源的形成需要经过数百万年。随着人们对化石能源的使用量日益增长，化石能源正越来越难以满足人类的需求。

（3）合理使用化石燃料的方法

①节约化石燃料，合理使用与开采。

②提高化石燃料的利用率。

a.燃料不充分燃烧的缺点：产生热量少，浪费资源；产生黑烟及CO

等物质，污染环境。

b.使燃料充分燃烧通常考虑两点：一方面燃烧时要有充足的空气（或氧气）；另一方面燃料与空气（或氧气）要有足够大的接触面积。

③开发新的燃料（海底“可燃冰”）。

科学家在海底发现了大量“可燃冰”，它是一种甲烷水合物（CH4·xH2O），是甲烷与水在低温、高压条件下形成的，具有能量高、燃烧值大等优点且储量很大，它将成为替代传统化石燃料的新能源。

目前存在的问题：开采的关键是解决技术上的问题，即防止大量甲烷气体泄漏造成更严重的温室效应。目前，“可燃冰”的开发尚处于试验性开采阶段。

使用燃料对环境的影响

1.化石燃料燃烧造成空气污染的原因

（1)燃料中的一些杂质如硫等燃烧时，产生空气污染物如二氧化硫等。

（2）燃料燃烧不充分，产生一氧化碳等。

（3）未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等排放到空气中形成浮尘。

说明：

酸雨的形成、危害及防治措施

（1）酸雨的形成：煤燃烧时会排放出NO2、SO2等污染物，这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水，会形成酸雨。

（2）酸雨的危害：危害人体健康；导致水体酸化，严重影响水生动植物的生长；破坏土壤、植被、森林；腐蚀金属及建筑物。

（3）酸雨的防治措施：大力推广使用脱硫煤，减少化石燃料的使用，开发利用新能源。

2.汽车用燃料的燃烧对空气的影响

（1)目前，多数汽车使用的燃料是汽油或柴油。

（2)汽车尾气的主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。

（3）为了减少汽车尾气对空气的污染，主要采取以下措施；

①改进发动机的燃烧方式，使汽油能充分燃烧。

②使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质。

③使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。

④加大检测尾气力度，禁止未达环保标准的汽车上路。

⑤改用压缩天然气（CNG）或液化石油气（LPG）作燃料，以减少对空气的污染。

③在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料（车用乙醇汽油)，可适当节省石油资源，并在一定程度上减少汽车尾气的污染。