人教版九年级化学上册同步精品讲义课题2燃料的合理利用与开发讲义(学生版+解析)

这是一份人教版九年级化学上册同步精品讲义课题2燃料的合理利用与开发讲义(学生版+解析)，共25页。学案主要包含了化学反应中的能量变化，化石燃料的利用，使用燃料对环境的影响，能源的利用和开发等内容，欢迎下载使用。
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知识精讲
一、化学反应中的能量变化
1. 实验探究——生石灰与水反应
2. 放热反应和吸热反应
化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化。
放热反应：氧化钙和水的反应，镁和盐酸的反应
吸热反应：碳和二氧化碳的反应
3. 人类对化学反应中能量的利用
（1）生活燃料的使用，如做饭、取暖等；
（2）利用燃烧等化学反应产生的能量发电、燃烧陶瓷、冶炼金属和发射火箭等；
（3）利用爆炸可以开矿采煤、开山炸石、拆除建筑物等。
二、化石燃料的利用
目前，人们使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、石油和天然气等。化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，是不可再生能源。
1. 煤
① 煤是复杂的混合物，主要含有碳元素，此外，还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素。
② 煤的综合利用，是将煤隔绝空气加强热，使其分解为焦炭、煤焦油、煤气等。
③ 煤气的主要成分是氢气（H2）、甲烷（CH4）、一氧化碳（CO）等。
2. 石油
① 从油井中开采出来的石油叫原油，是一种黏稠状的液体，主要含有碳和氢两种元素。
② 利用石油中各成分沸点的不同，将石油加热炼制可以得到汽油、柴油、煤油、润滑油、石蜡、沥青等，还能得到生活中使用的液化石油气。
3. 天然气
天然气主要是碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是甲烷（CH4）。甲烷也是沼气、坑气的主要成分。
① 天然气的主要成分是甲烷（CH4），无色无味，难溶于水，是混合物。
② 甲烷燃烧时，产生明亮的蓝色火焰，放出热量，生成能使澄清的石灰水变浑浊的气体。
CH4 + 2O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) CO2 + 2H2O（点燃前一定要验纯）
Ca(OH)2 + CO2 === CaCO3↓+ H2O
4. 合理利用和开发化石燃料
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数百万年。资源是有限的，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于人们的需求。
（1）燃烧不充分的缺点：① 产生的热量减少，浪费资源；② 产生CO等物质，污染空气。
（2）燃料充分燃烧的条件：① 足够的空气或氧气；② 燃料与空气（或氧气）要有足够大的接触面积。
5．可燃冰
（1）主要成分：甲烷的水合物（由甲烷分子和水分子组成）。
（2）优点：能量高、热值大。
（3）缺点：目前，开采技术不成熟，特别是如果甲烷大量泄漏到空气中，会产生比二氧化碳还严重的温室效应。
三、使用燃料对环境的影响
1. 化石燃料燃烧对空气的污染
（1）燃料中的一些杂质如硫、氮等，燃烧后产生的SO2、NO2等空气污染物。
（2）燃料燃烧不充分，产生一氧化碳。
（3）未燃烧的碳氢化合物及碳粒、尘粒等排放到空气中。
2. 酸雨
（1）成因：煤燃烧时产生的SO2、NO2等在空气中发生反应，生成物溶于雨水会形成酸雨。
（2）危害：①造成水体酸化；②破坏土壤、植被、森林；③腐蚀金属及建筑物。
（2）防治：①减少大气中二氧化硫等排放；②开发新能源；③使用脱硫煤或其他无硫燃料替代。
3．汽车尾气污染
（1）汽车使用的燃料燃烧时产生的一些物质，如一氧化碳，未燃烧的碳氢化合物，氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等，都会对空造成污染。
（2）防治措施
① 改进发动机的燃烧方式，以使汽油能充分燃烧；
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，禁止未达标环保标准的汽车上路。
4. 乙醇（C2H5OH）
俗称酒精，是一种有机物，属于可再生能源。
（1）物理性质
无色、透明、有特殊气味的液体，能与水以任意比例互溶。
（2）化学性质
在空气中燃烧，火焰为蓝色，放出热量
C2H5OH +3O2 eq \(\s\up8(点燃),eq \(\s\up2 (——),——,\s\d0()),\s\d4())2CO2+3H2O
（3）制取
高梁、玉米、薯类等粮食经过发酵、蒸馏制得。
四、能源的利用和开发
1. 在合理开发、综合利用化石能源的同时，积极开发氢能、核能、太阳能、生物质能、风能、地热能、潮汐能等新能源，以应对能源危机，减轻环境污染，促进可持续发展。
2. 氢能
（1）氢能是未来最理想的能源，氢能的热值高，燃烧产物是水，不会对环境造成污染。但目前还面临制取成本高、不易储存等问题。
（2）氢气的制取
对点训练
题型一：吸热反应与放热反应
【例1】（2021·辽宁大连·九年级期末）下列化学反应过程中，吸收热量的是
A．镁与稀盐酸反应B．铁生锈
C．碳与二氧化碳反应D．汽油燃烧
题型二：化石燃料及其影响
【变3】（2021·全国·九年级课时练习）煤、石油、天然气是重要的化石燃料，下列关于化石燃料的叙述错误的是
A．石油是一种纯净物B．它们在地球上的蕴藏量都是有限的
C．将煤隔绝空气加热可制得焦炭D．煤、石油、天然气是不可再生能源
【例6】（2021·吉林·长春市第一〇八学校九年级期中）能源、环境问题是全球关注的热点问题。
（1）化石燃料有煤、石油和______等。写出所填燃料燃烧的化学方程式______。
（2）燃煤发电时，将煤块粉碎成煤粉，其目的是______。
（3）汽车燃料由汽油改用乙醇汽油，使用乙醇汽油的优点有______（答一条即可）。
【变6】（2020·河北·围场满族蒙古族自治县中小学教研室一模）乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。
（1）乙醇俗称酒精，乙醇的化学式为C2H5OH。乙醇完全燃烧的化学方程式为：___________。
（2）下图是汽油机结构示意图。汽油机工作时，燃料加压后经进气道呈雾状喷入汽油机缸内，喷成雾状的目的是增大___________的接触面积。
（3）酒精的热值是3.0×107J/kg，50g酒精完全燃烧产生的热量是___________J。
题型三：新能源
【例7】（2021·河北·唐县教育局教研室九年级期末）下列属于新能源的是
A．天然气B．石油C．氢气D．煤
【变8】（2021·湖南隆回·九年级期中）下列有关氢气性质、用途的描述，错误的是
A．点燃氢气前一定要检验其纯度
B．氢气在空气中燃烧，产生蓝色火焰
C．氢气是无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气小
D．氢气燃烧后的产物是水，不污染空气，它是理想的清洁、高能燃料
【例9】（2021·黑龙江肇源·九年级开学考试）2016年“冰箭”冲天，中国挺进大火箭时代。
（1）氢气的利用：火箭采用液氢、液氧作为推进剂，其内部温度极低，因此称为“冰箭”，氢气是____(填序号)。
a.常规能源 b.绿色能源 c.不可再生能源
（2）氢气的制取：利用太阳能分解水制H2与电解水制H2相比，其优点是_______；
（3）氢燃料电池是将化学能直接转化为_______，且能量转化效率高达约80%；与化石燃料相比，氢能源的优点是：①原料来源广，②_______，③燃烧热值高。
（4）实验室制取氢气选择_____和_____(填药品名称)，发生装置选择_____(填“固固加热型”或“固液常温型”)，收集方法选择_____法或_______法，反应的方程式为_____。
题型四：燃料的合理利用与开发
【变9】（2019·山东·烟台市福山区教学研究中心八年级期中）化学是造福人类的科学，其分支之一是能源化学。能源问题一直是人们关注的热点。
（1）目前人们使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、______和天然气。
（2）我国煤炭资源丰富，瓦斯存在于煤层及周围岩层中，是井下有害气体的总称，主要成分是甲烷，请写出甲烷完全燃烧的化学方程式_____________。
（3）节约化石能源、减少对环境的影响是能源进一步利用和开发的重点。
①我国将推行乙醇汽油。乙醇汽油属于_________(填“纯净物”或“混合物”)。
②某品牌汽车使用相同标号的乙醇汽油和普通汽油时，每百公里油耗和CO排放量的数据如表。
由表中数据可知，乙醇汽油对环境更友好的理由是_________。
③氢能是一种既高效又干净的新能源。3g氢气在氧气中燃烧，生成水的质量是_________。
④下列利用了新能源的是_________（填序号）。
A．风力发电 B．太阳能路灯 C．核动力潜艇
提分特训
【题1】（2021·河南长葛·九年级期中）下列物质在空气中燃烧，产物一定不会污染空气的是
A．硫B．红磷C．氢气D．煤
【题2】（2021·江苏吴江·九年级期中）科研人员正致力于甲醇(CH3OH)一氢气能源体系(如图)的研究。下列关于该方案的说法不正确的是
A．氢气是理想的清洁能源，因为其燃烧产物只有水
B．有望解决氢气应用中储存和输送的瓶颈问题
C．经压缩机形成高压氢过程中分子间空隙变小
D．原位制氢过程中CH3OH只分解成H2和O2
【题3】（2019·湖北江夏·九年级月考）甲、乙、丙、丁均为初中化学常见的物质。己知甲和乙的元素组成相同，且常温下为液体；丁被认为是理想的清洁、高能燃料。在一定的条件下，它们能实现如下转化：①甲→乙＋丙；②乙→丙＋丁；③丙＋丁→乙，下列说法正确的是
A．甲的化学式为H2O
B．转化②的化学反应方程式为2H2O2H2＋O2↑
C．甲和乙的元素组成相同，但是化学性质不同，是因为相对分子质量不同
D．人类的生命活动离不开丙，是因为它能供人呼吸作用
【题4】（2021·全国·九年级课时练习）天然气
（1）天然气的主要成分是______，也是______的主要成分。
（2）甲烷易燃烧，产生______火焰，放出热量，在其火焰上方罩一个干冷的烧杯，看到的现象是______，再将烧杯迅速的倒转过来，注入少量的澄清石灰水，振荡，现象是______，证明甲烷中一定含有______元素，可能含有______元素。写出甲烷燃烧的化学方程式：______。
（3）可燃冰：可燃冰外观像冰，主要含有甲烷水合物（由______分子和______分子组成），可燃冰埋藏于海底的沉积物和陆地冻土的岩石中，如果开采中甲烷气体大量泄漏于大气中，将使______更严重。
【题5】（2021·江西·赣州市章贡区教学研究中心一模）某工厂将矿物燃料燃烧产生的废气中的SO2收集起来，既可以生产稀硫酸，又能制备氢气，其反应过程如图所示。
（1）写出氢气的作为燃料的一大优点___________。
（2）写出反应器中发生的化学反应方程式___________，
（3）膜反应器中发生的化学反应的基本类型是___________反应。
（4）此制备过程中可循环利用的物质是___________（填物质名称）。
【题6】（2021·四川·宜宾市叙州区龙文学校九年级月考）下图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置。请回答下列问题：
（1）写出图中标号仪器的名称：①______。
（2）实验室制取H2的化学方程式为______，应该选用的发生装置是______（填序号，后同），如果要收集纯净的氢气，收集装置应选用______。
（3）用高锰酸钾制取氧气，选用的发生装置是______（填序号），试管口应略向下的原因是______，试管口还应放一团棉花，其作用是______，反应的化学方程式为______。
（4）如图装置可用于气体的收集、检验、除杂和体积的测量等，用该装置不能完成的实验是______（填序号）。
A．气体从b端通入，收集二氧化碳
B．瓶内装有澄清石灰水，气体从a端通入，检验氧气中是否混有二氧化碳
C．瓶内装有氢氧化钠溶液，气体从a端通入，吸收一氧化碳中混有的二氧化碳
D．在b端接量筒，瓶内装满水，氧气从a端通入，测量气体的体积
提分作业
【练1】（2020·辽宁大连·九年级期末）下列化学反应属于吸热反应的是
A．钢铁生锈B．火药爆炸C．镁与盐酸反应D．碳与二氧化碳反应
【练2】（2020·全国·九年级单元测试）关于燃烧的说法中，错误的是
A．都是化学反应B．都是氧化反应
C．都是化合反应D．都是放热反应
【练3】（2021·山东·阳谷县实验中学九年级月考）氢气将成为一种重要的新型能源，是因为
①具有可燃性②燃烧时放出的热量多③燃烧时生成物没有污染
A．①B．②C．③D．①②③
【练4】（2021·重庆十八中两江实验中学九年级月考）南海诸岛自古以来就是中国领土，南海蕴藏着丰富的石油、天然气等资源。
（1）化石燃料有石油、天然气和_________。天然气在充足的氧气中燃烧的化学方程式为_______________，天然气不完全燃烧会产生的一种有毒气体是_________。
（2）化石燃料属于_______________能源（填“可再生”或“不可再生”）。
【练5】（2021·福建晋江·九年级期中）能源既是国家经济发展的命脉，也是国家发展战略的重要支柱。
（1）与C相比，A、B发电的共同优点是______（写一条）。
（2）C的能量转化方式是把______能经过一系列变化转化成电能。
（3）“嫦娥三号”运载火箭采用液氢、液氧、煤油等无毒燃料，氢气在氧气中燃烧的化学方程式为______。
【练6】（2020·湖北·石首市文峰初级中学九年级专题练习）我国国土资源部将全面组织勘探我国海域、陆域可燃冰资源。中国商业开发或在2030年，其主要意义主要在于可燃冰有望替代石油等化石能源，用于改善环境。则回答：
（1）可燃冰属于 ____ （选填“可再生”或“不可再生”）能源。开采可燃冰利用“置换法”，即将CO2注入海底的甲烷水合物储层，CO2较甲烷更易形成水合物，则将甲烷水合物中的甲烷分子“挤走”，从而将其“置换”出来，其原理为CH4·nH2O+CO2=CO2·nH2O+CH4 ，若用如图装置收集CH4气体时，则应让气体从 ____ （选填“a”或“b”）管通入。
（2）可燃冰是公认的地球上尚未开发的最大新型能源。请你分析可燃冰的优点有（要求说出至少两点） ________ 。但目前国际在开采技术上还存在困难，如果开采中甲烷气体一旦泄露可能导致的后果是 ________ 。
【练7】（2021·贵州·兴义民族师范学院附中三模）实验室利用下图所示装置进行相关实验。
回答下列问题：
（1）写出装置图中标号仪器的名称：①_____，②_____。
（2）用高锰酸钾制氧气，应选用的发生装置是_____（填字母序号），该反应的化学方程式为_____，其中转化为氧气的氧元素与高锰酸钾中氧元素的质量之比是_____。
（3）常温下，用锌和稀硫酸反应制取氢气，若要随时控制反应的发生和停止，应选用的发生装置是_____（填字母序号），反应的化学方程式为_____；点燃氢气前必须验纯，为确保安全，最好选用装置_____（填字母序号）所示方法收集氢气，原因是_____。
实验操作
在一支试管中加入一小匙干燥的生石灰（或几小块食品袋中的干燥剂，主要成分是CaO），再加入约2ml水，观察现象，并用手轻轻触碰试管外壁
实验现象
试管壁发烫
实验结论
生石灰和水反应放出热量：CaO+H2O === Ca(OH)2
制取装置
制取原理
锌与稀硫酸反应生成氢气和硫酸锌：Zn + H2SO4 === ZnSO4 + H2↑
项目
平均油耗/L
CO排放量/g
乙醇汽油
11.8
1.358
普通汽油
11.8
2.108
课题2 燃料的合理利用与开发
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知识精讲
一、化学反应中的能量变化
1. 实验探究——生石灰与水反应
2. 放热反应和吸热反应
化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化。
放热反应：氧化钙和水的反应，镁和盐酸的反应
吸热反应：碳和二氧化碳的反应
3. 人类对化学反应中能量的利用
（1）生活燃料的使用，如做饭、取暖等；
（2）利用燃烧等化学反应产生的能量发电、燃烧陶瓷、冶炼金属和发射火箭等；
（3）利用爆炸可以开矿采煤、开山炸石、拆除建筑物等。
二、化石燃料的利用
目前，人们使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、石油和天然气等。化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，是不可再生能源。
1. 煤
① 煤是复杂的混合物，主要含有碳元素，此外，还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素。
② 煤的综合利用，是将煤隔绝空气加强热，使其分解为焦炭、煤焦油、煤气等。
③ 煤气的主要成分是氢气（H2）、甲烷（CH4）、一氧化碳（CO）等。
2. 石油
① 从油井中开采出来的石油叫原油，是一种黏稠状的液体，主要含有碳和氢两种元素。
② 利用石油中各成分沸点的不同，将石油加热炼制可以得到汽油、柴油、煤油、润滑油、石蜡、沥青等，还能得到生活中使用的液化石油气。
3. 天然气
天然气主要是碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是甲烷（CH4）。甲烷也是沼气、坑气的主要成分。
① 天然气的主要成分是甲烷（CH4），无色无味，难溶于水，是混合物。
② 甲烷燃烧时，产生明亮的蓝色火焰，放出热量，生成能使澄清的石灰水变浑浊的气体。
CH4 + 2O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) CO2 + 2H2O（点燃前一定要验纯）
Ca(OH)2 + CO2 === CaCO3↓+ H2O
4. 合理利用和开发化石燃料
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数百万年。资源是有限的，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于人们的需求。
（1）燃烧不充分的缺点：① 产生的热量减少，浪费资源；② 产生CO等物质，污染空气。
（2）燃料充分燃烧的条件：① 足够的空气或氧气；② 燃料与空气（或氧气）要有足够大的接触面积。
5．可燃冰
（1）主要成分：甲烷的水合物（由甲烷分子和水分子组成）。
（2）优点：能量高、热值大。
（3）缺点：目前，开采技术不成熟，特别是如果甲烷大量泄漏到空气中，会产生比二氧化碳还严重的温室效应。
三、使用燃料对环境的影响
1. 化石燃料燃烧对空气的污染
（1）燃料中的一些杂质如硫、氮等，燃烧后产生的SO2、NO2等空气污染物。
（2）燃料燃烧不充分，产生一氧化碳。
（3）未燃烧的碳氢化合物及碳粒、尘粒等排放到空气中。
2. 酸雨
（1）成因：煤燃烧时产生的SO2、NO2等在空气中发生反应，生成物溶于雨水会形成酸雨。
（2）危害：①造成水体酸化；②破坏土壤、植被、森林；③腐蚀金属及建筑物。
（2）防治：①减少大气中二氧化硫等排放；②开发新能源；③使用脱硫煤或其他无硫燃料替代。
3．汽车尾气污染
（1）汽车使用的燃料燃烧时产生的一些物质，如一氧化碳，未燃烧的碳氢化合物，氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等，都会对空造成污染。
（2）防治措施
① 改进发动机的燃烧方式，以使汽油能充分燃烧；
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，禁止未达标环保标准的汽车上路。
4. 乙醇（C2H5OH）
俗称酒精，是一种有机物，属于可再生能源。
（1）物理性质
无色、透明、有特殊气味的液体，能与水以任意比例互溶。
（2）化学性质
在空气中燃烧，火焰为蓝色，放出热量
C2H5OH +3O2 eq \(\s\up8(点燃),eq \(\s\up2 (——),——,\s\d0()),\s\d4())2CO2+3H2O
（3）制取
高梁、玉米、薯类等粮食经过发酵、蒸馏制得。
四、能源的利用和开发
1. 在合理开发、综合利用化石能源的同时，积极开发氢能、核能、太阳能、生物质能、风能、地热能、潮汐能等新能源，以应对能源危机，减轻环境污染，促进可持续发展。
2. 氢能
（1）氢能是未来最理想的能源，氢能的热值高，燃烧产物是水，不会对环境造成污染。但目前还面临制取成本高、不易储存等问题。
（2）氢气的制取
对点训练
题型一：吸热反应与放热反应
【例1】（2021·辽宁大连·九年级期末）下列化学反应过程中，吸收热量的是
A．镁与稀盐酸反应B．铁生锈
C．碳与二氧化碳反应D．汽油燃烧
【答案】C
【详解】
A、镁与稀盐酸反应放出热量，属于放热反应，错误；
B、铁生锈属于缓慢氧化，是放热反应，错误；
C、碳与二氧化碳反应条件是高温，属于吸热反应，正确；
D、汽油燃烧放出热量，属于放热反应，错误；
故选C。
题型二：化石燃料及其影响
【变3】（2021·全国·九年级课时练习）煤、石油、天然气是重要的化石燃料，下列关于化石燃料的叙述错误的是
A．石油是一种纯净物B．它们在地球上的蕴藏量都是有限的
C．将煤隔绝空气加热可制得焦炭D．煤、石油、天然气是不可再生能源
【答案】A
【详解】
A、石油是由多种碳氢化合物组成的，属于混合物，选项错误；
B、煤、石油、天然气是重要的化石燃料，但它们不可再生，在地球上的蕴藏量都是有限的，选项正确；
C、将煤隔绝空气加热进行焦化可制得焦炭，选项正确；
D、煤、石油、天然气是化石燃料，是不可再生的能源，选项正确，故选A。
【例6】（2021·吉林·长春市第一〇八学校九年级期中）能源、环境问题是全球关注的热点问题。
（1）化石燃料有煤、石油和______等。写出所填燃料燃烧的化学方程式______。
（2）燃煤发电时，将煤块粉碎成煤粉，其目的是______。
（3）汽车燃料由汽油改用乙醇汽油，使用乙醇汽油的优点有______（答一条即可）。
【答案】
（1） 天然气 CH4+2O2CO2+2H2O
（2）增大与氧气接触面积，使其充分燃烧
（3）减少有害气体排放，环保
【解析】
（1）
化石燃料有煤、石油和天然气等，天然气燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式CH4+2O2CO2+2H2O，故填：天然气；CH4+2O2CO2+2H2O。
（2）
燃煤发电时，将煤块粉碎成煤粉，其目的是增大与氧气接触面积，使其充分燃烧。
（3）
汽车燃料由汽油改用乙醇汽油，使用乙醇汽油的优点有减少有害气体排放，环保，故填：减少有害气体排放，环保。
【变6】（2020·河北·围场满族蒙古族自治县中小学教研室一模）乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。
（1）乙醇俗称酒精，乙醇的化学式为C2H5OH。乙醇完全燃烧的化学方程式为：___________。
（2）下图是汽油机结构示意图。汽油机工作时，燃料加压后经进气道呈雾状喷入汽油机缸内，喷成雾状的目的是增大___________的接触面积。
（3）酒精的热值是3.0×107J/kg，50g酒精完全燃烧产生的热量是___________J。
【答案】
（1）C2H5OH + 3O22CO2 + 3H2O
（2）空气和燃料(或酒精、或汽油)
（3）1.5 ×106
【分析】
（1）
乙醇完全燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为C2H5OH + 3O22CO2 + 3H2O，故填：C2H5OH + 3O22CO2 + 3H2O；
（2）
汽油机工作时，燃料加压后经进气道呈雾状喷入汽油机缸内，喷成雾状的目的是增大空气和燃料(或酒精、或汽油) 的接触面积，故填：空气和燃料(或酒精、或汽油)；
（3）
50g酒精完全燃烧产生的热量是50g×10-3×3.0×107J/kg=1.5 ×106J，故填：1.5 ×106。
题型三：新能源
【例7】（2021·河北·唐县教育局教研室九年级期末）下列属于新能源的是
A．天然气B．石油C．氢气D．煤
【答案】C
【详解】
煤、石油、天然气属于化石燃料，属于传统能源，氢气属于新能源。
故选C。
【变8】（2021·湖南隆回·九年级期中）下列有关氢气性质、用途的描述，错误的是
A．点燃氢气前一定要检验其纯度
B．氢气在空气中燃烧，产生蓝色火焰
C．氢气是无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气小
D．氢气燃烧后的产物是水，不污染空气，它是理想的清洁、高能燃料
【答案】B
【详解】
A、氢气具有可燃性，点燃氢气前一定要检验其纯度，说法正确，不符合题意；
B、氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，说法错误，符合题意；
C、氢气是无色、无臭、难溶于水的气体，密度比空气小，说法正确，不符合题意；
D、氢气燃烧后的产物是水，不污染空气，它是理想的清洁、高能燃料，说法正确，不符合题意。
故选B。
【例9】（2021·黑龙江肇源·九年级开学考试）2016年“冰箭”冲天，中国挺进大火箭时代。
（1）氢气的利用：火箭采用液氢、液氧作为推进剂，其内部温度极低，因此称为“冰箭”，氢气是____(填序号)。
a.常规能源 b.绿色能源 c.不可再生能源
（2）氢气的制取：利用太阳能分解水制H2与电解水制H2相比，其优点是_______；
（3）氢燃料电池是将化学能直接转化为_______，且能量转化效率高达约80%；与化石燃料相比，氢能源的优点是：①原料来源广，②_______，③燃烧热值高。
（4）实验室制取氢气选择_____和_____(填药品名称)，发生装置选择_____(填“固固加热型”或“固液常温型”)，收集方法选择_____法或_______法，反应的方程式为_____。
【答案】
（1）b
（2）节约电能，防止污染环境
（3） 电能 产物为水，无污染
（4） 锌粒 稀硫酸 固液常温型 排水 向下排空气

【分析】
（1）
氢气燃烧生成水，无污染，属于绿色能源，氢气可通过电解水等制得，属于可再生能源。
故选b；
（2）
利用太阳能分解水制H2与电解水制H2相比，其优点是：可以节约能源，防止污染环境；
（3）
氢燃料电池是将化学能直接转化为电能；
与化石燃料相比，氢能源的优点是：①原料来源广，②产物为水，无污染，③燃烧热值高；
（4）
实验室通常用锌粒与稀硫酸反应制取氢气；
该反应属于固液常温型装置；
氢气密度比空气小，难溶于水，可选择向下排空气法或排水法收集；
锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应的化学方程式为：。
题型四：燃料的合理利用与开发
【变9】（2019·山东·烟台市福山区教学研究中心八年级期中）化学是造福人类的科学，其分支之一是能源化学。能源问题一直是人们关注的热点。
（1）目前人们使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、______和天然气。
（2）我国煤炭资源丰富，瓦斯存在于煤层及周围岩层中，是井下有害气体的总称，主要成分是甲烷，请写出甲烷完全燃烧的化学方程式_____________。
（3）节约化石能源、减少对环境的影响是能源进一步利用和开发的重点。
①我国将推行乙醇汽油。乙醇汽油属于_________(填“纯净物”或“混合物”)。
②某品牌汽车使用相同标号的乙醇汽油和普通汽油时，每百公里油耗和CO排放量的数据如表。
由表中数据可知，乙醇汽油对环境更友好的理由是_________。
③氢能是一种既高效又干净的新能源。3g氢气在氧气中燃烧，生成水的质量是_________。
④下列利用了新能源的是_________（填序号）。
A．风力发电 B．太阳能路灯 C．核动力潜艇
【答案】
（1）石油
（2）CH4+2O2CO2+2H2O
（3） 混合物 每百公里平均油耗相同的情况下，相同标号乙醇汽油排放的CO比普通汽油少 27g ABC
【分析】
（1）
化石燃料包括煤、石油和天然气。故填：石油
（2）
甲烷完全燃烧生成水和二氧化碳。故填：
（3）
乙醇汽油是在汽油中加入适量乙醇。故填：混合物
根据表格可知：每百公里平均油耗相同的情况下，相同标号乙醇汽油排放的CO比普通汽油少。 故填：每百公里平均油耗相同的情况下，相同标号乙醇汽油排放的CO比普通汽油少
设：3g氢气在氧气中燃烧，生成水的质量是x。
故填：27g
风力发电利用风能，太阳能路灯利用太阳能，核动力潜艇利用核能。风能、太阳能、核能都是新能源。故填：ABC
提分特训
【题1】（2021·河南长葛·九年级期中）下列物质在空气中燃烧，产物一定不会污染空气的是
A．硫B．红磷C．氢气D．煤
【答案】C
【详解】
A、硫燃烧生成二氧化硫，污染空气，不符合题意。
B、红磷燃烧生成五氧化二磷，污染空气，不符合题意。
C、氢气燃烧生成水，不会污染空气，符合题意。
D、煤燃烧生成一氧化碳、二氧化硫等有害气体，不符合题意。
故选：C。
【题2】（2021·江苏吴江·九年级期中）科研人员正致力于甲醇(CH3OH)一氢气能源体系(如图)的研究。下列关于该方案的说法不正确的是
A．氢气是理想的清洁能源，因为其燃烧产物只有水
B．有望解决氢气应用中储存和输送的瓶颈问题
C．经压缩机形成高压氢过程中分子间空隙变小
D．原位制氢过程中CH3OH只分解成H2和O2
【答案】D
【详解】
A、氢气燃烧只生成水，无污染，是理想的清洁能源，故选项正确；
B、利用甲醇转化为H2，并直接用作汽车燃料，可解决H2的储存和运输问题，故选项正确；
C、经压缩机形成高压氢的过程中，氢分子间的间隙变小，故选项正确；
D、制氢过程是将CH3OH分解，形成H2和CO，故选项错误。
故选D。
【题3】（2019·湖北江夏·九年级月考）甲、乙、丙、丁均为初中化学常见的物质。己知甲和乙的元素组成相同，且常温下为液体；丁被认为是理想的清洁、高能燃料。在一定的条件下，它们能实现如下转化：①甲→乙＋丙；②乙→丙＋丁；③丙＋丁→乙，下列说法正确的是
A．甲的化学式为H2O
B．转化②的化学反应方程式为2H2O2H2＋O2↑
C．甲和乙的元素组成相同，但是化学性质不同，是因为相对分子质量不同
D．人类的生命活动离不开丙，是因为它能供人呼吸作用
【答案】D
【详解】
己知甲和乙的元素组成相同，且常温下为液体，甲分解成乙和丙，说明甲为过氧化氢，乙为水，丙为氧气，电解水生成氧气和氢气，丁被认为是理想的清洁、高能燃料，说明丁是氢气，所以甲为过氧化氢，乙为水，丙为氧气，丁为氢气。
A.甲为过氧化氢，化学式为H2O2，故选项A错；
B.转化②的化学反应为电解水生成氢气和氧气，涉及的化学方程式中，氢气和氧气都是气体，需要标向上的箭头，选项B错；
C.甲和乙的元素组成相同，但是化学性质不同，是因为分子的构成不同，分子的性质不同，选项C错；
D.人类的生命活动离不开氧气，是因为它能供人呼吸作用，选项D正确；
故选：D
【题4】（2021·全国·九年级课时练习）天然气
（1）天然气的主要成分是______，也是______的主要成分。
（2）甲烷易燃烧，产生______火焰，放出热量，在其火焰上方罩一个干冷的烧杯，看到的现象是______，再将烧杯迅速的倒转过来，注入少量的澄清石灰水，振荡，现象是______，证明甲烷中一定含有______元素，可能含有______元素。写出甲烷燃烧的化学方程式：______。
（3）可燃冰：可燃冰外观像冰，主要含有甲烷水合物（由______分子和______分子组成），可燃冰埋藏于海底的沉积物和陆地冻土的岩石中，如果开采中甲烷气体大量泄漏于大气中，将使______更严重。
【答案】
（1） 甲烷 沼气
（2） 蓝色 有水珠生成 澄清石灰水变浑浊 碳、氢 氧O
（3） 甲烷（CH4） 水（H2O） 温室效应
【分析】
（1）
天然气的主要成分是甲烷，也是沼气的主要成分。
（2）
甲烷易燃烧，产生蓝色火焰，放出热量，在其火焰上方罩一个干冷的烧杯，看到的现象是有水珠生成，再将烧杯迅速的倒转过来，注入少量的澄清石灰水，振荡，现象是澄清石灰水变浑浊，化学反应前后元素种类不变，证明甲烷中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。甲烷和氧气点燃生成水和二氧化碳，。
（3）
可燃冰外观像冰，主要含有甲烷水合物（由甲烷分子和水分子组成），可燃冰埋藏于海底的沉积物和陆地冻土的岩石中，如果开采中甲烷气体大量泄漏于大气中，将使温室效应更严重。
【题5】（2021·江西·赣州市章贡区教学研究中心一模）某工厂将矿物燃料燃烧产生的废气中的SO2收集起来，既可以生产稀硫酸，又能制备氢气，其反应过程如图所示。
（1）写出氢气的作为燃料的一大优点___________。
（2）写出反应器中发生的化学反应方程式___________，
（3）膜反应器中发生的化学反应的基本类型是___________反应。
（4）此制备过程中可循环利用的物质是___________（填物质名称）。
【答案】
（1）无污染等
（2）
（3）分解
（4）碘
【分析】
（1）
氢气燃烧生成水，优点是无污染、清洁环保；
（2）
反应器中二氧化硫、水和碘在20℃-100℃时，反应生成硫酸和氢碘酸，反应的化学方程式为：；
（3）
膜反应器中发生的化学反应是碘化氢分解生成氢气和碘，属于分解反应；
（4）
根据既是反应物也是生成物的物质可以循环，所以此制备过程中可循环利用的物质是碘。
【点睛】
【题6】（2021·四川·宜宾市叙州区龙文学校九年级月考）下图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置。请回答下列问题：
（1）写出图中标号仪器的名称：①______。
（2）实验室制取H2的化学方程式为______，应该选用的发生装置是______（填序号，后同），如果要收集纯净的氢气，收集装置应选用______。
（3）用高锰酸钾制取氧气，选用的发生装置是______（填序号），试管口应略向下的原因是______，试管口还应放一团棉花，其作用是______，反应的化学方程式为______。
（4）如图装置可用于气体的收集、检验、除杂和体积的测量等，用该装置不能完成的实验是______（填序号）。
A．气体从b端通入，收集二氧化碳
B．瓶内装有澄清石灰水，气体从a端通入，检验氧气中是否混有二氧化碳
C．瓶内装有氢氧化钠溶液，气体从a端通入，吸收一氧化碳中混有的二氧化碳
D．在b端接量筒，瓶内装满水，氧气从a端通入，测量气体的体积
【答案】
（1）水槽
（2） B E
（3） A 防止水倒流，引起试管炸裂 防止固体颗粒进入导管
（4）AD
【解析】
（1）
标号①仪器的名称为：水槽；
（2）
实验室常用锌和稀硫酸反应制备氢气，反应的化学方程式为：；该原理属于固液常温型制备气体，所以发生装置选B；用排水法收集的气体要比用排空气法收集到气体纯净，所以要收集纯净的氢气，应选用的收集装置是E。
（3）
高锰酸钾在加热的条件下反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，属于固固加热型，所以发生装置选A；固体药品在空气中受潮，加热时会产生形成水蒸气，也有的固体药品在加热时会反应产生水形成水蒸气，水蒸气在试管口处遇冷凝结成小水珠，若水倒流到试管底部，会使热试管遇冷水而炸裂，所以试管口略向下倾斜的原因是：防止水倒流，引起试管炸裂；试管口还应放一团棉花，其作用是：防止固体颗粒进入导管；反应的化学方程式为：。
（4）
A、该装置称为万用瓶，可以认是向上排空气法和向下排空气法的组合装置，分析时抓住根本要点，向上排空气还是向下排空气，即空气的运动方向，二氧化碳的密度比空气的密度大，用向上排空气法，所以空气向上方运动，因此二氧化碳要从集气瓶底部进入，即从长管通入气体，故A选项错误；
B、瓶内装有澄清石灰水，气体从a端通入，气体从澄清石灰水中逸出，若气体中有二氧化碳，二氧化碳与澄清石灰水接触，使澄清石灰水变浑浊，所以可用来检验氧气中是否混有二氧化碳，故B选项正确；
C、瓶内装有氢氧化钠溶液，气体从a端通入，气体从溶液中逸出，二氧化碳与氢氧化钠反应，一氧化碳与氢氧化钠不反应，所以可用该装置除去一氧化碳中混有的二氧化碳，故C选项正确；
D、用排水法收集气体，集气瓶内要装满水，然后通入气体，气体将水排出后被储存在集气瓶中，因此瓶内装满水，氧气从b端通入，a端接量筒，气体在液面聚集，气压增大，将水由长管排出，进入量筒，通过进入量筒内水的体积，测出收集到气体的体积；若从a端通入氧气，氧气会从水中逸出，集气瓶内的水不能被排出，故D选项错误。
故不能完成的实验有AD。
提分作业
【练1】（2020·辽宁大连·九年级期末）下列化学反应属于吸热反应的是
A．钢铁生锈B．火药爆炸C．镁与盐酸反应D．碳与二氧化碳反应
【答案】D
【详解】
A、钢铁生锈属于缓慢氧化，放出热量；
B、火药爆炸属于物质燃烧，放出热量；
C、镁与盐酸的反应会放出热量；
D、碳与二氧化碳的反应需要在高温的条件下进行，属于吸热反应。
故选：D。
【练2】（2020·全国·九年级单元测试）关于燃烧的说法中，错误的是
A．都是化学反应B．都是氧化反应
C．都是化合反应D．都是放热反应
【答案】C
【详解】
燃烧是剧烈的发光发热的氧化反应，一定属于化学反应。但燃烧不一定是化合反应，如如蜡烛在空气中燃烧生成水和二氧化碳，就不属于化合反应。故选C。
【练3】（2021·山东·阳谷县实验中学九年级月考）氢气将成为一种重要的新型能源，是因为
①具有可燃性②燃烧时放出的热量多③燃烧时生成物没有污染
A．①B．②C．③D．①②③
【答案】D
【详解】
氢气：①具有可燃性②燃烧时放出的热量多③燃烧时生成水没有污染，因此氢气将成为一种重要的新型能源；故选D。
【练4】（2021·重庆十八中两江实验中学九年级月考）南海诸岛自古以来就是中国领土，南海蕴藏着丰富的石油、天然气等资源。
（1）化石燃料有石油、天然气和_________。天然气在充足的氧气中燃烧的化学方程式为_______________，天然气不完全燃烧会产生的一种有毒气体是_________。
（2）化石燃料属于_______________能源（填“可再生”或“不可再生”）。
【答案】
（1） 煤 一氧化碳CO
（2）不可再生
【解析】
（1）
煤、石油和天然气是三大化石燃料。天然气的主要成分是甲烷，甲烷充分燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：，甲烷不充分燃烧时会生成有毒的气体一氧化碳。
（2）
化石染料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，属于不可再生能源。
【练5】（2021·福建晋江·九年级期中）能源既是国家经济发展的命脉，也是国家发展战略的重要支柱。
（1）与C相比，A、B发电的共同优点是______（写一条）。
（2）C的能量转化方式是把______能经过一系列变化转化成电能。
（3）“嫦娥三号”运载火箭采用液氢、液氧、煤油等无毒燃料，氢气在氧气中燃烧的化学方程式为______。
【答案】
（1）节约资源（或绿色环保；无废渣废气等）
（2）化学
（3）
【分析】
（1）
与C相比，A、B发电，可以减少化石燃料的使用，减少污染物的排放，比较环保，且节约资源；
（2）
C的能量转化方式是把化学能经过一系列变化转化成电能；
（3）
氢气燃烧生成水，该反应的化学方程式为：。
【练6】（2020·湖北·石首市文峰初级中学九年级专题练习）我国国土资源部将全面组织勘探我国海域、陆域可燃冰资源。中国商业开发或在2030年，其主要意义主要在于可燃冰有望替代石油等化石能源，用于改善环境。则回答：
（1）可燃冰属于 ____ （选填“可再生”或“不可再生”）能源。开采可燃冰利用“置换法”，即将CO2注入海底的甲烷水合物储层，CO2较甲烷更易形成水合物，则将甲烷水合物中的甲烷分子“挤走”，从而将其“置换”出来，其原理为CH4·nH2O+CO2=CO2·nH2O+CH4 ，若用如图装置收集CH4气体时，则应让气体从 ____ （选填“a”或“b”）管通入。
（2）可燃冰是公认的地球上尚未开发的最大新型能源。请你分析可燃冰的优点有（要求说出至少两点） ________ 。但目前国际在开采技术上还存在困难，如果开采中甲烷气体一旦泄露可能导致的后果是 ________ 。
【答案】不可再生 b 储量大、燃烧产物不会污染环境、低温下为固态好运输，使用时易液化（符合题意的任意两点即可） 甲烷气体挥发到大气中，会加速全球温室效应
【详解】
（1）可燃冰属于不可再生能源。因为甲烷的密度比空气小，所以采用图中装置收集甲烷应让气体从b管进入，空气从a管排出；
（2）可燃冰有储量大、燃烧产物不会污染环境、低温下为固态好运输，使用时易液化等优点；甲烷气体一旦泄露挥发到大气中，会加速全球温室效应。
【练7】（2021·贵州·兴义民族师范学院附中三模）实验室利用下图所示装置进行相关实验。
回答下列问题：
（1）写出装置图中标号仪器的名称：①_____，②_____。
（2）用高锰酸钾制氧气，应选用的发生装置是_____（填字母序号），该反应的化学方程式为_____，其中转化为氧气的氧元素与高锰酸钾中氧元素的质量之比是_____。
（3）常温下，用锌和稀硫酸反应制取氢气，若要随时控制反应的发生和停止，应选用的发生装置是_____（填字母序号），反应的化学方程式为_____；点燃氢气前必须验纯，为确保安全，最好选用装置_____（填字母序号）所示方法收集氢气，原因是_____。
【答案】
（1） 长颈漏斗 水槽
（2） A 1∶4

（3） C
D 因为氢气难溶于水，使用排水法收集的氢气比较纯净
【分析】
（1）
①仪器是常用漏斗之一：长颈漏斗；②仪器是常用容器之一：水槽；
（2）
高锰酸钾制取氧气，属于固体反应物加热类型，因此可以选择A装置作为发生装置，该反应的化学方程式为：，而由化学方程式可知，转化为氧气的氧元素与高锰酸钾中的氧元素的质量比是：
（3）用锌和稀硫酸反应制取氢气，属于固液混合且不加热的反应类型，若要随时控制反应的发生和停止，则可以选用装置C，将锌粒置于多孔隔板上，关闭了止水夹，再由长颈漏斗加入稀硫酸，使固液接触，反应发生，产生大量气体，使装置内压强增大，然后将稀硫酸压回长颈漏斗，固液分离，反应停止；若需要反应，则打开止水夹即可；锌与稀硫酸反应制取氢气的化学方程式为：，氢气属于可燃性气体，点燃前必须验纯，否则混入空气极易发生爆炸，为了确保安全，可以采用排水法收集氢气，因为氢气难溶于水，使用排水法收集到的气体纯度较高，较纯净，故选择D装置
实验操作
在一支试管中加入一小匙干燥的生石灰（或几小块食品袋中的干燥剂，主要成分是CaO），再加入约2ml水，观察现象，并用手轻轻触碰试管外壁
实验现象
试管壁发烫
实验结论
生石灰和水反应放出热量：CaO+H2O === Ca(OH)2
制取装置
制取原理
锌与稀硫酸反应生成氢气和硫酸锌：Zn + H2SO4 === ZnSO4 + H2↑
项目
平均油耗/L
CO排放量/g
乙醇汽油
11.8
1.358
普通汽油
11.8
2.108