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1、第七单元第七单元 燃料及其利用燃料及其利用课题课题 2 2 燃料和热量燃料和热量南京三十九中学南京三十九中学陆萍陆萍调查方式：调查方式：课课前前通通过过阅阅读读教教材材，查查阅阅书书籍籍、报报刊刊，看看科科教教资资料料、影影视视素素材材、上上网网，咨咨询询走走访访等等方方式式收收集集资料。资料。调查生活和生产中常用的燃料调查生活和生产中常用的燃料探究活动一：探究活动一：家庭常用的燃料有那些？家庭常用的燃料有那些？汽汽车车、飞飞机机、轮轮船船、火火车车、拖拖拉拉机机等等交通工具使用什么燃料？交通工具使用什么燃料？炼炼钢钢厂厂、热热电电厂厂等等企企业业使使用用哪哪些些燃燃料料？查一查：以上燃料的来
2、源查一查：以上燃料的来源调查内容：调查内容：一、化石燃料（煤、石油、天然气）形成一、化石燃料（煤、石油、天然气）形成煤的形成煤的形成远古时期的植物远古时期的植物植物枯萎植物枯萎植物等被埋在土植物等被埋在土中，经长期复杂中，经长期复杂变化形成煤变化形成煤石油的形成石油的形成天然气的形成天然气的形成 分析煤、石油、天然气的形成过程，分析煤、石油、天然气的形成过程，谈谈你对化石燃料名称中谈谈你对化石燃料名称中“化石化石”含义的理解含义的理解 煤、石油、天然气都是由古代生物的遗骸经煤、石油、天然气都是由古代生物的遗骸经过几亿年复杂的变化而形成的，所以被称为化石过几亿年复杂的变化而形成的，所以被称为化石
3、燃料，它们是燃料，它们是不可再生不可再生的。的。一、化石燃料一、化石燃料1、煤、石油和天然气煤、石油和天然气是世界上最重要的是世界上最重要的三种化石燃料三种化石燃料3、煤、石油和天然气都是煤、石油和天然气都是混合物混合物，都是不可再生的资源都是不可再生的资源2 2、煤、煤工业的粮食工业的粮食 石油石油工业的血液工业的血液 天然气天然气主要成分是甲烷（主要成分是甲烷（CH4）二、煤、石油、天然气的组成或成分二、煤、石油、天然气的组成或成分 煤煤石油石油天然气天然气成分成分主要主要元素元素其他其他元素元素组组成成CH、N、S、O等等沸点不同的有机沸点不同的有机物组成的混合物物组成的混合物C、HO、
4、N、S等等甲烷甲烷C、H有机物与无有机物与无机物组成的机物组成的混合物混合物天然气通常被称为天然气通常被称为“清洁能源清洁能源”我国是世界上最早发现和利用石油的国家之一我国是世界上最早发现和利用石油的国家之一我国的石油资源比较丰富，煤也是世界上蕴藏量我国的石油资源比较丰富，煤也是世界上蕴藏量最大的国家之一最大的国家之一解放后，我国先后开发和建立了大庆、胜利、华解放后，我国先后开发和建立了大庆、胜利、华北、中原、大港等石油基地和一批煤炭基地，近北、中原、大港等石油基地和一批煤炭基地，近年来在我国海域和西北部也开发出了新的油田年来在我国海域和西北部也开发出了新的油田 资料“西气东输西气东输”的物质
5、？的物质？天然气天然气思考：思考：石油可直接用作燃料吗？石油可直接用作燃料吗？煤也只作燃料吗？煤也只作燃料吗？浪费，燃烧后的产物会污染大气环境浪费，燃烧后的产物会污染大气环境能引起温室效应能引起温室效应煤燃烧排放二氧化硫，导致酸雨煤燃烧排放二氧化硫，导致酸雨煤燃烧会产生大量烟尘煤燃烧会产生大量烟尘煤干流图片炼制的产品和用途炼制的产品和用途综合利用：综合利用：煤的干馏煤的干馏 把煤隔绝空气加强热使它分把煤隔绝空气加强热使它分解的过程，叫做解的过程，叫做煤的干馏煤的干馏1 1点燃导管尖嘴处，有淡点燃导管尖嘴处，有淡 蓝色火焰燃烧蓝色火焰燃烧 coco2 2用酚酞试纸检验用酚酞试纸检验U U形管内形
6、管内 上层无色液体，酚酞试上层无色液体，酚酞试 纸变红，说明其中溶有纸变红，说明其中溶有 碱性物质碱性物质氨氨；3 3玻璃管中的烟煤粉最后玻璃管中的烟煤粉最后 变成黑灰色固体物质，变成黑灰色固体物质，这是这是焦炭焦炭；4 4U U形管底部还有还有一种形管底部还有还有一种 黑褐色粘稠的油状物生黑褐色粘稠的油状物生 成，这是成，这是煤焦油煤焦油。化学变化化学变化石石油油的的炼炼制制：分分馏馏 在在2020世纪兴起了综合利用世纪兴起了综合利用石油产品的工业石油产品的工业石油化工石油化工资料：资料：科技工作者把燃料油中较大的分子裂解科技工作者把燃料油中较大的分子裂解成小分子，然后把它们加工制造成各种产
7、品，成小分子，然后把它们加工制造成各种产品，例如塑料、合成纤维、染料、洗涤剂等。例如塑料、合成纤维、染料、洗涤剂等。1 1、煤、煤三、综合利用：三、综合利用：隔绝空气隔绝空气强热强热焦炭焦炭冶金金属等冶金金属等煤焦油煤焦油化工原料化工原料粗氨水粗氨水化肥等化肥等焦炉煤气焦炉煤气燃料等燃料等煤的干馏煤的干馏化学变化化学变化2 2、石油、石油各成分的沸点不同各成分的沸点不同加热加热石油分馏石油分馏物理变化物理变化3 3、天然气、天然气-主要作燃料主要作燃料溶剂油、溶剂油、汽油、汽油、航空煤油、航空煤油、柴油、柴油、润滑油、润滑油、石蜡、石蜡、沥青等沥青等下表是我国下表是我国20042004年化石燃
8、料储量及年产量：年化石燃料储量及年产量：（1 1）请计算大约多少年后我国的石油和天然）请计算大约多少年后我国的石油和天然气将被耗尽，并填入表中：气将被耗尽，并填入表中：探明储量探明储量年产量年产量使用年限使用年限 石油石油2323亿吨亿吨1.741.74亿吨亿吨天然气天然气2.23102.23104 4亿立方米亿立方米408408亿立方亿立方米米煤煤11451145亿吨亿吨9.99.9亿吨亿吨 约约1313年年约约5454年年约约115115年年算一算，你能得出什么结论？算一算，你能得出什么结论？（2 2）请你将计算的结果在下列图上画出：）请你将计算的结果在下列图上画出：化石燃料将被耗尽！化石
9、燃料将被耗尽！节约现有能源节约现有能源,提高燃料燃烧利用率提高燃料燃烧利用率解决能源危机的思路解决能源危机的思路 提高煤等燃料的燃烧利用率，就相当于提高煤等燃料的燃烧利用率，就相当于 延长煤的使用期限延长煤的使用期限 具体措施如下：具体措施如下：途径一：途径一：燃烧时要有足够的空气燃烧时要有足够的空气燃料与空气有足够大的接触面燃料与空气有足够大的接触面 固固体体煤煤制制人人工工煤煤气气的的装装置置煤经过气化或液化而取得的热效益煤经过气化或液化而取得的热效益高于直接燃煤高于直接燃煤提高燃料燃烧产生的热量，节约资源提高燃料燃烧产生的热量，节约资源把煤加工成蜂窝型把煤加工成蜂窝型减少燃烧产生的减少燃
10、烧产生的CO等物质，防止污染空气等物质，防止污染空气将液体燃料以雾状喷出将液体燃料以雾状喷出如：太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等如：太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等开发利用新能源开发利用新能源解决技术问题，合理开采海底解决技术问题，合理开采海底“可燃冰可燃冰”途径二：途径二：你还知道人类还使用哪些新型燃料？你还知道人类还使用哪些新型燃料？大豆混合燃油大豆混合燃油 一种由豆油和传统航一种由豆油和传统航空燃油混合的新型燃料空燃油混合的新型燃料 车用乙醇汽油车用乙醇汽油比柴油干净、比氢气方便、比比柴油干净、比氢气方便、比天然气安全的新型燃料天然气安全的新型燃料 未来型燃料未来型燃料 氢气氢气
11、可燃冰可燃冰甲烷水合物，外观象冰，储量是化甲烷水合物，外观象冰，储量是化石燃料总和的两倍石燃料总和的两倍最有前途的能源最有前途的能源我们个人能做些什么？我们个人能做些什么？一些简单易行的改变，就一些简单易行的改变，就可以减少能源的消耗可以减少能源的消耗 注意随手关灯，使用高效节能灯泡注意随手关灯，使用高效节能灯泡 购买洗衣机、电视机或其他电器时，购买洗衣机、电视机或其他电器时，选择可靠的低耗节能产品选择可靠的低耗节能产品 电视、电脑、饮水机等不用时及时切断电源电视、电脑、饮水机等不用时及时切断电源 使用空调时，不要把温度调得太低使用空调时，不要把温度调得太低 我们个人能做些什么？我们个人能做些
12、什么？自备购物袋或重复使用塑料袋购物自备购物袋或重复使用塑料袋购物 少用一次性制品少用一次性制品 ，少购买包装过度的商品，少购买包装过度的商品少开私家车，多做公交、乘地铁少开私家车，多做公交、乘地铁 重复使用教科书，纸张双面打印重复使用教科书，纸张双面打印,复印复印积极参加全民植树积极参加全民植树 天天然然气气勘勘探探 我国目前已经探明了近我国目前已经探明了近 7070个蕴藏着天然气资源的盆地个蕴藏着天然气资源的盆地，估算天然气资源总量有近估算天然气资源总量有近4040万万亿立方米。面积愈大的盆地储亿立方米。面积愈大的盆地储藏的天然气资源愈丰富，因此，藏的天然气资源愈丰富，因此，塔里木盆地、四
13、川盆地、鄂尔塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地、准格尔盆地都已探多斯盆地、准格尔盆地都已探明含有大量的天然气资源；此明含有大量的天然气资源；此外，沿我国大陆架周围还分布外，沿我国大陆架周围还分布着一系列着一系列海上盆地海上盆地，如东海、，如东海、莺歌海、珠江口及渤海湾等，莺歌海、珠江口及渤海湾等，这些盆地内也含有丰富的油气这些盆地内也含有丰富的油气资源资源。欣欣向荣的天然气工业欣欣向荣的天然气工业资料：资料：天然气将成为带动未来人类发展的第一能源天然气将成为带动未来人类发展的第一能源优质的城市燃料优质的城市燃料 天然气最主要的成分是甲烷，基本不含硫天然气最主要的成分是甲烷，基本不含硫，无色、无
14、臭、无毒、无腐蚀性，具有安全、无色、无臭、无毒、无腐蚀性，具有安全、热热值高、洁净值高、洁净和应用广泛等优点，目前已成为众和应用广泛等优点，目前已成为众多发达国家的城市必选燃气气源多发达国家的城市必选燃气气源 由于由于天然气的密度比空气轻天然气的密度比空气轻，即使不小心外，即使不小心外泄，也会很快在空气中挥发掉，不容易产生聚泄，也会很快在空气中挥发掉，不容易产生聚集，引发各类燃气事故的概率相对较小，因此，集，引发各类燃气事故的概率相对较小，因此，要比其它燃气安全得多要比其它燃气安全得多。与其它城市燃气相比，与其它城市燃气相比，天然气燃烧热值更天然气燃烧热值更高高。据了解，天然气的热值是管道人工
15、煤气。据了解，天然气的热值是管道人工煤气热值的倍左右，这意味着，热值的倍左右，这意味着，对老百姓来说用对老百姓来说用天然气做一顿饭的耗气量要比用人工煤气少天然气做一顿饭的耗气量要比用人工煤气少很多。很多。天然气还有一个天然气还有一个优点就是优点就是“洁净洁净”，使用，使用天然气有利于大气环境保护。天然气代替煤和天然气有利于大气环境保护。天然气代替煤和石油，可使石油，可使燃烧后的废物排放大幅度降低燃烧后的废物排放大幅度降低，当，当天然气的应用范围达到一定水准时，天然气的应用范围达到一定水准时，以煤的烟以煤的烟尘、煤与石油产品燃烧后排放的二氧化硫为主尘、煤与石油产品燃烧后排放的二氧化硫为主体的空气
16、污染将得到有效抑制体的空气污染将得到有效抑制，城市空气质量，城市空气质量将得到明显改善。将得到明显改善。天然气市场前景广阔天然气市场前景广阔 天然气应用范围十分广泛，可用于天然天然气应用范围十分广泛，可用于天然气发电、天然气空调、家用燃器具，此外，气发电、天然气空调、家用燃器具，此外，天然气还可以用于汽车燃料和用于化工领域。天然气还可以用于汽车燃料和用于化工领域。因此该能源具有良好的市场发展前景因此该能源具有良好的市场发展前景 据统计，天然气是据统计，天然气是2121世纪消费量增长最快的世纪消费量增长最快的能源能源，占一次性能源的比重将越来越大。预计，占一次性能源的比重将越来越大。预计2010
17、2010年全球天然气消费量为年全球天然气消费量为31103110亿立方英尺，天亿立方英尺，天然气在一次性能源消费比例为然气在一次性能源消费比例为25%25%，20502050年将达年将达到到30%30%，届时天然气将完全取代石油或与石油持，届时天然气将完全取代石油或与石油持平成为第一能源。平成为第一能源。未来几年内，我国天然气需求未来几年内，我国天然气需求增长将快于煤炭和石油增长将快于煤炭和石油，天然气市场在全国范围，天然气市场在全国范围内将得到发育。预计内将得到发育。预计20102010年，天然气在能源总需年，天然气在能源总需求构成中的比重约为求构成中的比重约为6%6%，需求量将达到，需求量
18、将达到900900亿立亿立方米，方米，20202020年，需求量将达到年，需求量将达到 2000 2000亿立方米，亿立方米，占整个能源构成的占整个能源构成的10%10%无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水一、甲烷主要物理性质一、甲烷主要物理性质二、甲烷主要化学性质二、甲烷主要化学性质可燃性可燃性天然气的主要成分天然气的主要成分-甲烷甲烷实验目的：验证甲烷含有碳、氢元素实验目的：验证甲烷含有碳、氢元素 设计实验方案所依据的原理设计实验方案所依据的原理 实验步骤实验步骤 实验设计的思路：实验设计的思路：设计实验方案设计实验方案验证甲烷的组成元素验证
19、甲烷的组成元素实验仪器和药品实验仪器和药品探究活动二：探究活动二：设计实验方案依据的原理设计实验方案依据的原理化学反应化学反应 ：CH4+2O2=CO2+2H2O点燃点燃质量守恒定律：质量守恒定律：化学变化前后元素的种类不变化学变化前后元素的种类不变甲烷燃烧现象甲烷燃烧现象甲烷燃烧，产生明亮的甲烷燃烧，产生明亮的蓝色火焰，放出大量的热蓝色火焰，放出大量的热实验的仪器和药品实验的仪器和药品药品：甲烷、澄清石灰水药品：甲烷、澄清石灰水仪器：酒精灯、小烧杯仪器：酒精灯、小烧杯用品：火柴用品：火柴实验步骤实验步骤实验现象实验现象结论结论设计实验步骤设计实验步骤实验探究记录实验探究记录实验步骤实验步骤实
20、验现象实验现象结论结论（1 1）点燃甲烷）点燃甲烷（2 2）将）将洁净干燥洁净干燥的小烧的小烧杯罩在甲烷燃烧的火焰上杯罩在甲烷燃烧的火焰上方方证明含有证明含有氢元素氢元素证明含有证明含有 碳元素碳元素烧杯内壁烧杯内壁出现水雾出现水雾澄清石灰澄清石灰水变浑浊水变浑浊（3 3）将蘸有）将蘸有澄清石澄清石灰水灰水的小烧杯罩在甲的小烧杯罩在甲烷燃烧的火焰上方烷燃烧的火焰上方已检查纯度已检查纯度通过探究活动可知：通过探究活动可知：一种最简单的有机物一种最简单的有机物甲烷中含有碳、氢元素甲烷中含有碳、氢元素由产物由产物COCO2 2和和H H2 2O O，甲烷中一定含有碳、，甲烷中一定含有碳、氢元素，含或
21、不含氧元素？氢元素，含或不含氧元素？如何测定甲烷中只含碳、氢元素，不含氧元素？如何测定甲烷中只含碳、氢元素，不含氧元素？设问：设问：1616克甲烷燃烧产物克甲烷燃烧产物增重增重4444克克增重增重3636克克m(C)：44g124412g12g4g16g16g m(H)：36g2184g结论：甲烷只结论：甲烷只含碳氢元素，含碳氢元素，不含氧元素不含氧元素氢元素氢元素:点燃有机物，在火焰上罩干而冷点燃有机物，在火焰上罩干而冷烧杯，看是否有水珠出现烧杯，看是否有水珠出现碳元素碳元素:点燃有机物，在火焰上罩盛放过点燃有机物，在火焰上罩盛放过石灰水的烧杯，看石灰水是否变浑浊石灰水的烧杯，看石灰水是否变
22、浑浊有机物中元素测定的方法有机物中元素测定的方法:氧元素氧元素:算出碳元素和氢元素的质量；算出碳元素和氢元素的质量；有机物质量碳元素氢元素，含有氧元素有机物质量碳元素氢元素，含有氧元素有机物质量碳元素氢元素，不含有氧元素有机物质量碳元素氢元素，不含有氧元素总结：总结：请设计实验：验证丙烷中含有碳元素和请设计实验：验证丙烷中含有碳元素和氢元素？氢元素？小成同学取丙烷小成同学取丙烷22g22g，在空气中完全燃烧，在空气中完全燃烧后，共生成后，共生成66g66g二氧化碳和二氧化碳和36g36g水。则丙烷是水。则丙烷是由由什么什么元素组成？元素组成？它们的质量比为？它们的质量比为？在火焰上方罩干而冷的
23、烧杯，内壁有水珠在火焰上方罩干而冷的烧杯，内壁有水珠出现；在火焰上方罩盛放过澄清石灰水的出现；在火焰上方罩盛放过澄清石灰水的烧杯，内壁石灰水变浑浊烧杯，内壁石灰水变浑浊m(C)：66g124418gm(H)：36g2184g，18g4g22g1 1、煤矿的矿炕里经常有甲烷逸出（瓦斯气）、煤矿的矿炕里经常有甲烷逸出（瓦斯气）煤矿里一定要严禁明火煤矿里一定要严禁明火2 2、煤气厂常在家用天然气中特意掺人少、煤气厂常在家用天然气中特意掺人少量有闻气味的气体，其目的是量有闻气味的气体，其目的是拓展拓展煤矿里必须采取通风设施煤矿里必须采取通风设施爆炸爆炸便于及早发现煤气是否泄漏便于及早发现煤气是否泄漏沼
24、沼气气的的制制取取和和利利用用甲烷甲烷生态农业生态农业 化石燃料化石燃料被人们广泛使用被人们广泛使用,是因为它是因为它燃烧能产生大量的热量燃烧能产生大量的热量。猜想：猜想：那么，那么，是不是是不是只有通过燃料燃烧才能得到热量呢只有通过燃料燃烧才能得到热量呢?化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化探究活动三：探究活动三：实验实验7575在一支在一支试管中加入几小段试管中加入几小段镁条，再加入镁条，再加入5 mL5 mL盐酸，观察现象，盐酸，观察现象，并用手触摸试管外并用手触摸试管外壁。壁。现象现象 实验实验7474，试，试管中有大量气泡冒出，管中有大量气泡冒出，试管壁发热，试管壁发热，结论结论
25、 镁与盐酸反镁与盐酸反应产生热量应产生热量 补充实验补充实验 在一个小烧杯里，加入在一个小烧杯里，加入约约20g20g已研磨成粉末已研磨成粉末的的Ba(OH)Ba(OH)2 2晶体晶体，将小烧杯事先放在已滴有，将小烧杯事先放在已滴有3 34 4滴水滴水的玻璃片上。然后再加入的玻璃片上。然后再加入约约10g10gNHNH4 4ClCl晶体晶体，并立即用，并立即用玻璃棒搅拌，使玻璃棒搅拌，使Ba(OH)Ba(OH)2 2晶体晶体与与NHNH4 4ClCl晶体晶体充分反应充分反应。观察玻璃片上的水是否由于结冰而将玻璃片与小烧观察玻璃片上的水是否由于结冰而将玻璃片与小烧杯粘在一起。杯粘在一起。现象：由
26、于结冰，玻璃片与小烧杯粘在一起现象：由于结冰，玻璃片与小烧杯粘在一起这两个实验说明了什么问题呢这两个实验说明了什么问题呢?化学反应中都伴随化学反应中都伴随有能量的变化有能量的变化，有些化，有些化学反应中有热量放出，有的则从外界吸收热量。学反应中有热量放出，有的则从外界吸收热量。吸热吸热总结：化学反应中的能量变化总结：化学反应中的能量变化放热放热大多数化学反应大多数化学反应C+CO2=2CO高温高温化学反应中的化学反应中的能量变化能量变化主要主要表现为表现为放热反应放热反应和和吸热反应吸热反应资料阅读资料阅读放热反应：放热反应：能量的能量的“储存储存”和和“释释放放”化学反应中的能量守恒：化学反应中的能量守恒：反应物能量高反应物能量高生成物能量低生成物能量低化学反应化学反应吸热反应吸热反应放热反应放热反应放热反应：放热反应：反应物能量低反应物能量低生成物能量高生成物能量高