课题2 家用燃料的更新
1．了解固体煤燃烧时产生的有害气体及废渣对环境的影响。(重点) 2．了解煤的气化以及各种煤气的化学成分和燃烧时发生的化学反应。(难点) 3．了解液化石油气、天然气、沼气的主要化学成分及燃烧时发生的反应。(重点)
历史悠久的燃料——煤 1.煤的组成
2．煤的分类
3．煤的应用
(1)以煤做家用燃料，一般是烧煤球或蜂窝煤，其主要成分有煤粉、黏土和水。
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(2)煤是人们在生产中使用的主要固体燃料，目前煤在我国仍为第一能源，约占能源总消耗量的，主要用于
4火力发电厂、钢铁冶炼厂、煤气厂、炼焦厂等。
4．以煤为燃料产生的危害及防治 (1)产生大量的固体垃圾。
(2)产生大量的CO2、烟尘以及SO2、CO、氮氧化物等有害气体，对环境造成严重污染，燃烧含硫量高的煤，不仅容易引发呼吸系统疾病，还会形成酸雨污染环境。
(3)防治与改进：使用之前，对煤进行处理，如煤制成煤水浆或向煤中加入石灰石等方法。 5．以煤为原料制成的气体燃料
(1)煤的气化定义：通过一定的方法使固体的煤变成气体——煤气的过程。 (2)作用：将煤气化后，其热效率提高，并消除了固体垃圾和烟尘的污染。
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(3)将煤气化，可以制成发生炉煤气、水煤气、干馏煤气等。 点燃
①发生炉煤气产生的反应方程式2C＋O2=====2CO。 高温
②水煤气产生的化学方程式C＋H2O(g)=====CO＋H2。
③煤的干馏：把煤隔绝空气加强热使其分解的过程。干馏煤气是煤干馏的产物之一，也叫焦炉气，其成分有H2、CH4、C2H4、CO等。
1．煤和碳有何区别？
【提示】 (1)碳是单质，煤是混合物；
(2)碳燃烧的最终产物只有CO2，煤燃烧的最终产物除CO2外，还有SO2、NOx。
使用方便的燃料——液化石油气 1.成分：丙烷、丁烷，还有少量的丙烯、丁烯。 2．液化石油气主要成分燃烧的化学方程式：
点燃点燃
C3H8＋5O2――→3CO2＋4H2O、2C4H10＋13O2――→8CO2＋10H2O。
2．生活中使用液化石油气时应注意哪些问题？
【提示】 液化石油气燃烧需要大量空气，空气供应不足，会造成燃烧不完全、发热量少、冒黑烟，还产生有毒的CO气体；当气温较低或气量较少时，不能用火烤气罐底部或将罐倒置过来使用；不能将气罐中的残留物倒入下水道或垃圾道中，否则会产生危险。
洁净燃料——天然气和沼气 1.天然气 (1)主要成分是甲烷。
点燃(2)天然气燃烧的化学方程式：CH4＋2O2――→CO2＋2H2O。 2．沼气
(1)成分：甲烷，还含有CO2及少量的H2、N2、H2S、CO、水蒸气等。
(2)用途：除了用于点灯、做饭、发电外，还可用做农用汽车和拖拉机的燃料。
3．燃烧液化石油气的炉灶能否直接用来燃烧天然气？
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【提示】 不能。液化石油气主要成分是丙烷、丁烷，天然气主要成分为甲烷，燃烧时耗氧量不同。液化石油气燃烧耗氧多，若改烧天然气应减少空气进量或加大天然气进量。
以煤为原料制成的气体燃料的比较 【问题导思】 ①以煤为原料可以制成几种气体燃料，在组成成分上有何共同点？ ②以煤为原料，获取三种气体燃料的方式有何不同？ ③煤气化后的气体燃料做能源物质有何优缺点？
【提示】 ①以煤为原料可以制成发生炉煤气、水煤气、干馏煤气三种气体燃料，它们中都有CO。 ②煤或焦碳不完全燃烧可获得发生炉煤气；炽热的煤或焦炭与水蒸气反应可获得水煤气；将煤隔绝空气加强热可得干馏煤气。
③将煤气化得到的气体燃料燃烧优点：a.洁净无烟尘污染 b．热效率高，价格低 c．使用方便 缺点：a.易燃易爆、容易产生事故 b．易引起人体中毒
水煤气 发生炉煤气 主要 成分 获取 方式 CO、N2 CO、H2 烧红的煤或焦炭与水蒸气反应 高温C＋2O(g)=====CO＋H2 合成氨的原料、气体燃料 H2、CH4、C2H4、CO等 干馏煤气 (焦炉气) 煤或焦炭不完全燃烧 点燃2C＋O2===== 2CO 将煤隔绝空气加强热 反应 复杂反应 应用 冶金、化工及家用燃料 化工原料气、气体燃料 ①洁净，燃烧不会产生烟尘污染 优点 ②热效率高、价格低廉 ③使用方便 ①易燃易爆，容易发生事故 ②发生炉煤气、水煤气、干馏煤气易引起人体中毒 3
缺点
煤的干馏产物：
1．固态物质——焦炭。用途：冶金、制造电石。 2．液态物质
煤焦油：芳香烃(苯的同系物、萘、蒽)、酚和沥青等。粗氨水：氨和铵盐。用途：可用作氮肥。 3．气态物质——焦炉气(H2、CH4、C2H4、CO等)。
煤是一种重要的能源和化工原料，据有关知识回答下列问题： (1)有关煤的下列叙述中不正确的是______(填序号)。 A．煤是由多种有机物组成的复杂混合物 B．煤可以通过多种方式转化成其他原料或燃料 C．直接燃煤不仅利用率低而且存在环境污染
D．通过煤的干馏可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品 E．煤是一种可再生能源
(2)城市里使用的家用燃料，现在大多为煤气和液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气，它由煤炭与水蒸气反应制得，故又称水煤气。
①写出制取水煤气的主要反应的化学方程式：
______________________________________________________________。
②“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”，请列举将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比的优点___________________________________________________________。
③水煤气不仅是优良的气体燃料，也是重要的有机化工原料。CO和H2在一定条件下可以合成：a.甲醇 b．甲醛 c．甲酸 d．乙酸。试分析当CO和H2按1∶1的体积比混合反应，合成上述________(填序号)物质时，可以满足“绿色化学”的要求，完全利用原料中的原子，实现零排放。
【解析】 (1)煤是千万年前由植物遗体形成的不可再生能源，是由多种无机物和有机物组成的复杂混合物，直接燃烧煤不仅能源利用率低，而且会产生大量固体废弃物和大气污染物，而综合利用可得到多种化工产品及清洁燃料，故A、E叙述错误。
高温(2)水煤气制备：C＋H2O(g)=====CO＋H2，生成的CO和H2既可以作为化工原料，也可用做减少污染的清洁燃料，且燃烧充分，便于运输，可使用管道输送。CO和H2按1∶1反应合成物质时，可达到零排放，符合“绿色化学”的要求，则合成的物质的最简式应满足CH2O，则b、d符合。
【答案】 (1)AE
高温
(2)①C＋H2O(g)=====CO＋H2 ②减少污染，燃烧充分，方便运输 ③bd
“绿色化学”要求原料中的原子都转移到目标产物中，也就是原子利用率为100%，即原子经济性。
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1．下列叙述不正确的是( )
A．煤的气化是将固体煤在一定条件下转化为气态煤的过程 B．煤气化的本质是发生了化学变化
C．煤经气化加工可提高煤的热效率，还可以减少煤燃烧对环境的污染 D．煤气化途径有多种，所得煤气的成分也各不相同
【解析】 煤气化是通过一定的方法使固体煤变为煤气的过程。煤气不同于煤，故煤气化产生了新物质，是化学变化。煤的气化途径有多种，所得煤气的成分也各不相同。煤气化后变成气体，点燃时燃烧充分，减少了CO的生成，提高了热效率，也减轻了CO对环境的污染。
【答案】 A
液化石油气和天然气、沼气的使用 【问题导思】 ①液化石油气、天然气、沼气的主要成分是什么？它们的最主要用途是什么？ ②液化石油气和沼气是怎样获取的？沼气做为能源物质、有何优点？
【提示】 ①液化石油气的成分是丙烷、丁烷及少量的丙烯和丁烯。天然气和沼气的主要成分都是CH4。它们的最主要用途是做燃料。
②液化石油气是通过给丙烷、丁烷等气体增压使之变为液体而获取的，沼气是工农业有机废渣、废液经无氧发酵而获取的。沼气做为能源物质的优点是热值高且可改善农村卫生状况。
1．液化石油气
(1)成分：丙烷、丁烷以及少量的丙烯和丁烯。
(2)制备：利用丙烷、丁烷的性质，增加压力就能将其变为液体。 (3)燃料的燃烧：
点燃
C3H8＋5O2――→3CO2＋4H2O； 点燃
13C4H10＋O2――→4CO2＋5H2O
22．天然气和沼气
在当今已开发和利用的燃料中，最洁净的是天然气和沼气。 (1)天然气：
点燃
CH4＋2O2――→CO2＋2H2O (2)沼气：
①沼气的主要成分是甲烷，还含有二氧化碳及少量的氢气、氮气、硫化氢、一氧化碳、水蒸气等。 ②沼气的优点和用途
a．沼气发热值较高，除了用于点灯、做饭、发电外，还可用做农田汽车和拖拉机的燃料。
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b．使用沼气作为家用燃料，可大大改善农村卫生、生活环境。 ③沼气的生产
生产沼气的原料来源广泛，主要有人畜粪便、动植物遗体、工农业有机物废渣和废液等。它们在一定温度、湿度、酸度和缺氧的条件下，经厌氧微生物的发酵作用即可生产出沼气。
(1)家用液化石油气的主要成分之一是丙烷，若一瓶液化气瓶中装有15 kg液化气且全部是丙烷，试
写出其完全燃烧时的化学方程式，并计算完全燃烧所需要的空气体积(标准状况下)(氧气占空气体积的21%)。
(2)已知有如下反应：
点燃点燃点燃
2CO＋O2=====2CO2,2H2＋O2=====2H2O，CH4＋2O2――→CO2＋2H2O
①根据以上化学方程式判断：燃烧相同体积的管道煤气(主要成分为CO、H2和少量烃类)和天然气(主要成分为CH4)，消耗空气体积较大的是________，因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气，灶具的改造方法是进风口________(填“增大”或“减小”)，如不作改进可能产生的不良结果是________。
②管道煤气中含有的烃类，除甲烷外，还有少量乙烷、丙烷、丁烷等，它们的某些性质见表：
熔点/℃ 沸点/℃ 乙烷 －183.3 －88.6 丙烷 －189.7 －42.1 丁烷 －138.4 －0.5 试解释严寒的冬季有时管道煤气火焰很小，并且呈断续状态的原因： ________________________________________________________________ ______________________________________________________________。 (3)沼气的应用解决了农村的燃料问题，也改善了农村的环境卫生。 ①沼气燃烧的化学方程式为______________________________________。 ②下列说法正确的是(填序号)________。
a．把秸秆、杂草等废弃物放在密闭池中发酵可以产生沼气 b．沼气的应用对解决农村燃料问题、改善环境有重要意义 c．沼气的主要成分是甲烷
d．点燃沼气与空气的混合气体可能发生爆炸 点燃【解析】 (1) C3H8 ＋ 5O2――→3CO2＋4H2O 1 mol 112 L 15×10 g －1 V
44 g·mol
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V(O2)＝3.82×104 L
氧气占空气体积的21%，则V(空气)＝1.82×10 L。
(2)由方程式可知CO、H2的耗氧量小于等体积的CH4的耗氧量，故改造时应增加空气进气量，否则燃烧不完全易产生大量黑烟。
由题目提供的熔沸点可知丁烷沸点高、易液化，造成气体量减少。
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