高中化學魯科版化學與生活主題三合理利用化學能源單元測試 公開課

課題1電池探秘1．以銅鋅原電池為例理解原電池的工作原理。(重難點)2．認識電池的構成條件，掌握原電池正負極的判斷方法。(重點)3．學會應用所學知識分析出生活中所使用的各種電池。(難點)電池是怎樣工作的1.原電池的定義將化學能轉化為電能的裝置。2．原電池的工作原理(以銅鋅原電池為例)(1)工作原理鋅片失去電子，電子經導線流向銅片，溶液中的H＋從銅片上得到電子被還原成氫原子，繼而結合成氫分子在銅片上放出。(2)電極名稱負極：電子流出的電極。(發(fā)生氧化反應的一極)正極：電子流入的電極。(發(fā)生還原反應的一極)(3)電極反應式負極：Zn－2e－=Zn2＋正極：2H＋＋2e－=H2↑總反應式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑3．原電池的構成條件(1)兩個活潑性不同的電極(或金屬與導電的非金屬)①負極：活潑性強、失去電子發(fā)生氧化反應。②正極：活潑性弱、得到電子發(fā)生還原反應。(2)兩電極插入同一電解質溶液中。(3)形成閉合回路。(4)能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應。4．實質原電池產生電流的實質，是發(fā)生了氧化還原反應。電子由負極流向正極產生電流。5．實際應用紐扣電池及工作原理總反應式：H2O＋Zn＋HgO=Zn(OH)2＋Hg1．將鋅片、銅片用導線連接插入乙醇中能形成原電池嗎，為什么？【提示】不能。因為乙醇是非電解質，不導電，所以不能形成原電池。認識幾種電池1.幾種電池比較電池種類工作原理利弊鋅錳干電池鋅筒做負極，失電子被氧化碳棒與頂端的金屬帽相連做正極，電池內部的MnO2得電子被還原①使用時鋅筒逐漸消耗，引起電解質滲漏②電壓不斷下降，不能提供穩(wěn)定電壓鉛酸蓄電池鉛做負極，PbO2做正極，發(fā)生反應為Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up10(放電),\s\do10(充電))2PbSO4＋2H2O，充電時PbSO4轉變?yōu)镻b和PbO2①可通過檢查硫酸溶液的密度確定是否應該充電②這類電池充、放電方便，穩(wěn)定性強，但體積大，使用不方便，且壽命較短燃料電池(以氫氧燃料電池為例)在負極消耗燃料H2，在正極消耗O2，反應為2H2＋O2=2H2O①可以不間斷地輸入燃料和氧化劑，輸出電極反應產物②化學能直接轉化為電能，能量轉換率高而且工作壽命長，能夠大功率連續(xù)供電，無噪聲，無污染2．廢舊電池污染的治理(1)廢舊電池必須回收。(2)開發(fā)使用無污染或污染小的新型電池，如太陽能電池。2．是不是所有的電池負極都參與原電池反應？【提示】不一定。燃料電池中兩電極都不參加反應。通入燃料的電極是負極，燃料失去電子被氧化，發(fā)生氧化反應；通入氧化劑的電極是正極，氧化劑得到電子被還原，發(fā)生還原反應。氫氧燃料電池、甲醇燃料電池等都是這類電池。原電池的工作原理與正負極的判斷【問題導思】①你能用圖示表示原電池的工作原理嗎？②原電池正負極的判斷依據有哪些？【提示】①如下圖所示②原電池正負極的判斷依據有：a.電極材料b．電流或電子流動方向c．電解質溶液離子移動方向d．反應類型e．反應現(xiàn)象1．原電池的工作原理(以銅鋅原電池為例)2．原電池正負極的判斷(1)由組成原電池兩極的電極材料判斷。一般是活潑性較強的金屬為負極，活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。在特殊情況下，正負極的判斷還要考慮電解質溶液的性質。如(－)Al|NaOH(aq)|Mg(＋)原電池中Al做負極，在強堿性條件下，Al比Mg活潑。(2)根據電流方向或電子流動方向判斷。在外電路上，電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。(3)根據原電池里電解質溶液內離子的移動方向判斷。在原電池的電解質溶液內，陽離子移向的極是正極，陰離子移向的極是負極。(4)根據原電池兩極發(fā)生的變化來判斷，原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，其正極總是得電子發(fā)生還原反應。(5)依據現(xiàn)象判斷。一般溶解的一極為負極，增重或者有氣體放出的一極為正極。燃料電池除外。1．在內電路中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。2．電子只流經外電路，流向為：負極→導線→正極。3．電流方向與電子流向相反。4．只有根據能自發(fā)進行且放出能量的氧化還原反應才能設計原電池。下列有關原電池的說法中，正確的是()A．在正極上發(fā)生氧化反應B．化學性質較活潑的金屬為負極C．正極是電子流出的極D．是由電能轉化為化學能的裝置【解析】原電池是化學能轉化為電能的裝置。在原電池工作時，較活潑的負極失電子被氧化，即電子流出；較不活潑的正極上得電子發(fā)生還原反應，即電子流入?！敬鸢浮緽判斷原電池正負極時，不要盲目的根據活潑金屬做負極去判斷，必要時應根據正負極上發(fā)生的反應進行判斷。1．如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關于該裝置的下列說法正確的是()A．外電路的電流方向為X→外電路→YB．若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為FeC．X極上發(fā)生的是還原反應，Y極上發(fā)生的是氧化反應D．若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序為X>Y【解析】外電路的電子流向為X→外電路→Y，電流方向與其相反。X極失電子，做負極，Y極上發(fā)生的是還原反應，X極上發(fā)生的是氧化反應。若兩電極分別為Fe和碳棒，則Y為碳棒，X為Fe?！敬鸢浮緿原電池工作原理的應用【問題導思】①原電池的工作原理有哪些應用？②利用原電池工作原理保護金屬時，被保護金屬作原電池的哪一極？【提示】①原電池工作原理可用于：a.加快化學反應速率b．比較金屬的活潑性c．用于金屬的防護②原電池工作時，正極金屬被保護，所以被保護金屬做原電池的正極。1．加快化學反應速率理論上，氧化還原反應均可設計成原電池，因有電流產生，加快了電子的轉移，從而加快了化學反應速率，如：實驗室利用Zn與稀硫酸反應制取H2時，稀硫酸中滴入幾滴CuSO4溶液，置換出的單質銅與鋅形成原電池從而加快了H2的逸出。2．比較金屬的活潑性根據溶解(或質量減輕)的為負極，質量增加(或產生氣泡)的為正極，結合負極活潑性>正極活潑性，便可作出結論。3．用于金屬的防護使被保護的金屬制品作原電池正極而得到保護。例如，要保護一個鐵制的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可將其與鋅塊相連接，使鋅作原電池的負極。4．制作化學電源理論上，任何放熱的氧化還原反應均可設計成原電池。如生活中常見的鋅錳干電池、鉛蓄電池、各種手機電池及燃料電池等，都是根據原電池原理制作而成的化學電源。(2023·全國大綱卷)①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀H2SO4中都可組成原電池。①②相連時，外電路電流從②流向①；①③相連時，③為正極；②④相連時，②上有氣泡逸出；③④相連時，③的質量減少。據此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是()A．①③②④ B．①③④②C．③④②① D．③①②④【解析】由題意知：①②相連時，外電路電流從②流向①，則①大于②；①③相連時③為正極，則①大于③；②④相連時，②有氣泡逸出，則④大于②；③④相連時，③的質量減少，則③大于④。答案：①③④②。【答案】B2．100mL濃度為2mol·L－1的鹽酸跟過量的鋅片反應，為加快反應速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是()A．加入適量的6mol·L－1的鹽酸B．加入數滴氯化銅溶液C．加入適量蒸餾水D．加入適量NaCl溶液【解析】A項中[H＋]增大，反應速率加快。n(H＋)增大，生成氫氣的總量增大。B項中Cu2＋＋Zn=Cu＋Zn2＋，Cu、Zn在鹽酸中形成原電池，反應速率加快。本來鋅是過量的，有少量Zn被Cu2＋氧化并不影響生成氫氣的總量。C、D兩項中[H＋]均減小，n(H＋)未變，反應速率降低，生成氫氣的總量不變?！敬鸢浮緽1．由鋅片、鐵片、銅片、銀片和稀硫酸可以構成原電池的數目是()A．3種 B．4種C．5種 D．6種【解析】根據構成原電池的條件知，以上原料可以構成：鐵－鋅－稀硫酸原電池、銅－鋅－稀硫酸原電池、銀－鋅－稀硫酸原電池、銅－鐵－稀硫酸原電池、銀－鐵－稀硫酸原電池；由于銅、銀均不與稀H2SO4反應，所以無法構成銀－銅－稀硫酸原電池，故選C項?！敬鸢浮緾2．在右圖所示的檸檬水果電池中，外電路上的電流從電極X流向電極Y。若X為鐵，則Y可能是()A．鋅 B．石墨C．銀 D．銅【解析】電流的方向與電子的移動方向相反，故電子由電極Y流向電極X，因此Y電極的活潑性強于鐵，故Y電極只能為選項中的鋅。【答案】A3．鋅錳干電池在放電時，電池總反應方程式可以表示為：Zn＋2MnO2＋2H＋=Zn2＋＋Mn2O3＋H2O在此電池放電時，正極(碳棒)上發(fā)生還原反應的是()A．Zn B．碳棒C．MnO2 D．H＋【解析】MnO2得電子生成Mn2O3，發(fā)生了還原反應?！敬鸢浮緾4．有A、B、C三種金屬，兩兩分別接觸并同處于稀硫酸中，反應冒氣泡，判斷三種金屬活動性順序()(A)(B)(C)A．A>C>B B．B>A>CC．C>A>B D．C>B>A【解析】由(A)圖知活潑性B>A，由(B)圖知活潑性C>A，由(C)圖知活潑性C>B，故三種金屬活動性順序為C>B>A。【答案】D5．在銀鋅原電池中，以硫酸銅溶液為電解質溶液，鋅為________極，電極上發(fā)生的是________反應(“氧化”或“還原”)，電極反應式為________，鋅片上觀察到的現(xiàn)象為________，銀為________極，電極上發(fā)生的是________反應(“氧化”或“還原”)，電極反應式是________；銀片上觀察到的現(xiàn)象是___________________________________________________________________?！窘馕觥吭赯n、Ag、CuSO4溶液組成的原電池中，Zn為負極發(fā)生氧化反應而逐漸溶解；Ag為正極，溶液中的銅離子被還原析出。【答案】負氧化Zn－2e－=Zn2＋鋅片逐漸溶解正還原Cu2＋＋2e－=Cu銀片上有紅色物質析出學業(yè)分層測評(八)電池探秘(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．下列各裝置中，能構成原電池的是()【解析】B、C中兩個電極相同，不能構成原電池，B、C錯；D中沒有構成閉合回路，D錯?！敬鸢浮緼2．關于如圖所示裝置的敘述，正確的是()①銅是正極，銅片上有氣泡產生②銅片質量逐漸減少③電流從鋅片經導線流向銅片④氫離子在銅片表面被還原A．①② B．②③C．③④ D．①④【解析】如圖所示，該原電池是銅鋅原電池，鋅做負極，銅做正極，電流從正極流向負極，H＋在正極上發(fā)生還原反應，電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，故①④正確?！敬鸢浮緿3．鎘鎳(Cd—Ni)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用，它的充放電反應按下式進行：Cd(OH)2＋2Ni(OH)2eq\o(,\s\up10(充電),\s\do9(放電))Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，該電池放電時的負極材料是()A．Cd(OH)2 B．Ni(OH)2C．Cd D．NiO(OH)【解析】該電池放電時起原電池作用，負極上發(fā)生氧化反應，由反應式可知，eq\o(Cd,\s\up6(0))→eq\o(Cd,\s\up6(＋2))(OH)2，化合價升高發(fā)生氧化反應，負極材料為Cd?！敬鸢浮緾4．某種氫氧燃料電池的電解質溶液為KOH溶液，下列有關該電池的敘述不正確的是()A．正極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．工作一段時間后，電解質溶液中KOH的物質的量濃度不變C．該燃料電池的總反應方程式為2H2＋O2=2H2OD．當生成18gH2O時，轉移2mole－【解析】該燃料電池的負極通入的是H2，發(fā)生氧化反應，正極通入O2，發(fā)生還原反應，因為電解質溶液為堿性，所以電極及電極反應式為負極：2H2＋4OH－－4e－=4H2O正極：O2＋4e－＋2H2O=4OH－電池總反應式：2H2＋O2=2H2O，A、C正確；可以看出反應中只有水生成，所以KOH的物質的量未變化，但濃度變小，B不正確；生成18gH2O時，轉移2mole－，D正確?！敬鸢浮緽5．如圖所示，電流表?指針發(fā)生偏轉，同時A極質量增加，B極質量減小，C為電解質溶液。則A、B、C分別為()A．A是Zn，B是Cu，C是稀硫酸B．A是Cu，B是Zn，C是稀硫酸C．A是Fe，B是Ag，C是稀AgNO3溶液D．A是Ag，B是Fe，C是稀AgNO3溶液【解析】由題意B極質量減少，A極質量增加，可以得出B為負極，A為正極，B比A活潑，且電解質溶液中必須含有氧化性強于H＋的離子?！敬鸢浮緿6．把鐵棒和鋅片用導線連接插入硫酸銅溶液中可構成原電池，當電路中有mol電子通過時，負極的質量變化是()A．增大6.5g B．增大6.4gC．減少5.6g D．減少6.5g【解析】負極的電極反應為Zn－2e－=Zn2＋，故每產生2mol電子，需消耗1molZn，故每產生mol電子，需消耗鋅g?！敬鸢浮緿7．下列有關電池的說法不正確的是()A．手機上用的鋰離子電池屬于二次電池B．銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C．甲醇燃料電池可把化學能轉化為電能D．鋅錳干電池中，鋅電極是負極【解析】鋰離子電池可以充電，再次使用，屬于二次電池，A項正確；銅鋅原電池中銅為正極，故電流從銅流向鋅，而電子是由鋅流向銅，B項錯；電池的實質是化學能轉化成電能，C項正確；Zn失去電子生成Zn2＋，故作為負極，D項正確?！敬鸢浮緽8．電池對環(huán)境的污染還沒有被人們充分地認識到，下列有關電池污染及回收的有關敘述正確的是()A．電池一般比較小，即使埋到土壤中也不會造成太大危害B．電池回收的主要目的是為了提取里面的鉛、汞等金屬C．廢舊電池可以直接通過燃燒的方式銷毀D．電池不僅污染土壤，也污染地下水【解析】制造電池時需用到汞、鎘、鉛等重金屬的單質或化合物，若混入生活垃圾會對環(huán)境造成污染。填埋時，廢舊電池中的重金屬會通過滲液污染水體和土壤?！敬鸢浮緿[能力提升]9．利用反應Zn＋2FeCl3=ZnCl2＋2FeCl2設計一個原電池，在下面的方框內畫出裝置圖，并指出：正極電極材料為________，電極反應式________；負極材料________，電極反應式________?！窘馕觥繌姆磻猌n＋2FeCl3=ZnCl2＋2FeCl2可知，鋅元素的化合價從0價到＋2價，失去電子發(fā)生氧化反應，Zn－2e－=Zn2＋；鐵元素的化合價從＋3價到＋2價，得到電子發(fā)生還原反應，F(xiàn)e3＋＋e－=Fe2＋。結合原電池的工作原理可知，該電池的負極用鋅，正極用活潑性比鋅弱的金屬或能導電的非金屬，為保證Fe3＋在正極得電子，電解質溶液應為FeCl3溶液。【答案】Pt(或其他合理答案)2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋ZnZn－2e－=Zn2＋10．(2023·沂水高二期末)Zn－MnO2干電池應用廣泛，其電解質溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液。(1)該電池的負極材料是________。電池工作時，電子流向________(填“正極”或“負極”)。(2)若ZnCl2－NH4Cl混合溶液中含有雜質Cu2＋，會加速某電極的腐蝕，其主要原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。欲除去Cu2＋，最好選用下列試劑中的______(填代號)。a．NaOH B．Znc．Fe D．NH3·H2O【解析】(1)鋅錳干電池的負極為活潑的鋅，電子從負極流向正極。(2)鋅可以置換銅，形成銅鋅原電池，加速鋅片的腐蝕。用鋅置換銅不會引入新雜質?！敬鸢浮?1)Zn正極(2)鋅與還原出來的Cu構成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕b11．(1)將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個電流計。鋅片上發(fā)生的電極反應：___________________________________________；銀片上發(fā)生的電極反應：__________________________________________。(2)若該電池中兩電極的總質量為60g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質量為47g，試計算產生氫氣的體積(標準狀況)?！窘馕觥?1)鋅片上發(fā)生失電子的氧化反應，銀片上發(fā)生H＋得電子的還原反應。(2)兩電極在反應前后的總質量差為13g，說明消耗了鋅13g，轉移電子mol，生成molH2，標準狀況下的體積為4.48L?！敬鸢浮?1)Zn－2e－=Zn2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)4.48L課題2家用燃料的更新1．了解固體煤燃燒時產生的有害氣體及廢渣對環(huán)境的影響。(重點)2．了解煤的氣化以及各種煤氣的化學成分和燃燒時發(fā)生的化學反應。(難點)3．了解液化石油氣、天然氣、沼氣的主要化學成分及燃燒時發(fā)生的反應。(重點)歷史悠久的燃料——煤1.煤的組成煤eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(物質類型：有機化合物和無機物組成的復雜的混合物,所含元素：主要含有碳元素，此外還含有少量的,硫、磷、氫、氮、氧、硅、鋁、鈣、鐵等元素))2．煤的分類據含碳量多少eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(無煙煤含碳95%左右,煙煤含碳70%～80%,褐煤含碳50%～70%,泥煤含碳50%～60%))3．煤的應用(1)以煤做家用燃料，一般是燒煤球或蜂窩煤，其主要成分有煤粉、黏土和水。(2)煤是人們在生產中使用的主要固體燃料，目前煤在我國仍為第一能源，約占能源總消耗量的eq\f(3,4)，主要用于火力發(fā)電廠、鋼鐵冶煉廠、煤氣廠、煉焦廠等。4．以煤為燃料產生的危害及防治(1)產生大量的固體垃圾。(2)產生大量的CO2、煙塵以及SO2、CO、氮氧化物等有害氣體，對環(huán)境造成嚴重污染，燃燒含硫量高的煤，不僅容易引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病，還會形成酸雨污染環(huán)境。(3)防治與改進：使用之前，對煤進行處理，如煤制成煤水漿或向煤中加入石灰石等方法。5．以煤為原料制成的氣體燃料(1)煤的氣化定義：通過一定的方法使固體的煤變成氣體——煤氣的過程。(2)作用：將煤氣化后，其熱效率提高，并消除了固體垃圾和煙塵的污染。(3)將煤氣化，可以制成發(fā)生爐煤氣、水煤氣、干餾煤氣等。①發(fā)生爐煤氣產生的反應方程式2C＋O2eq\o(=,\s\up10(點燃))2CO。②水煤氣產生的化學方程式C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up10(高溫))CO＋H2。③煤的干餾：把煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程。干餾煤氣是煤干餾的產物之一，也叫焦爐氣，其成分有H2、CH4、C2H4、CO等。1．煤和碳有何區(qū)別？【提示】(1)碳是單質，煤是混合物；(2)碳燃燒的最終產物只有CO2，煤燃燒的最終產物除CO2外，還有SO2、NOx。使用方便的燃料——液化石油氣1.成分：丙烷、丁烷，還有少量的丙烯、丁烯。2．液化石油氣主要成分燃燒的化學方程式：C3H8＋5O2eq\o(→,\s\up10(點燃))3CO2＋4H2O、2C4H10＋13O2eq\o(→,\s\up10(點燃))8CO2＋10H2O。2．生活中使用液化石油氣時應注意哪些問題？【提示】液化石油氣燃燒需要大量空氣，空氣供應不足，會造成燃燒不完全、發(fā)熱量少、冒黑煙，還產生有毒的CO氣體；當氣溫較低或氣量較少時，不能用火烤氣罐底部或將罐倒置過來使用；不能將氣罐中的殘留物倒入下水道或垃圾道中，否則會產生危險。潔凈燃料——天然氣和沼氣1.天然氣(1)主要成分是甲烷。(2)天然氣燃燒的化學方程式：CH4＋2O2eq\o(→,\s\up10(點燃))CO2＋2H2O。2．沼氣(1)成分：甲烷，還含有CO2及少量的H2、N2、H2S、CO、水蒸氣等。(2)用途：除了用于點燈、做飯、發(fā)電外，還可用做農用汽車和拖拉機的燃料。3．燃燒液化石油氣的爐灶能否直接用來燃燒天然氣？【提示】不能。液化石油氣主要成分是丙烷、丁烷，天然氣主要成分為甲烷，燃燒時耗氧量不同。液化石油氣燃燒耗氧多，若改燒天然氣應減少空氣進量或加大天然氣進量。以煤為原料制成的氣體燃料的比較【問題導思】①以煤為原料可以制成幾種氣體燃料，在組成成分上有何共同點？②以煤為原料，獲取三種氣體燃料的方式有何不同？③煤氣化后的氣體燃料做能源物質有何優(yōu)缺點？【提示】①以煤為原料可以制成發(fā)生爐煤氣、水煤氣、干餾煤氣三種氣體燃料，它們中都有CO。②煤或焦碳不完全燃燒可獲得發(fā)生爐煤氣；熾熱的煤或焦炭與水蒸氣反應可獲得水煤氣；將煤隔絕空氣加強熱可得干餾煤氣。③將煤氣化得到的氣體燃料燃燒優(yōu)點：a.潔凈無煙塵污染b．熱效率高，價格低c．使用方便缺點：a.易燃易爆、容易產生事故b．易引起人體中毒發(fā)生爐煤氣水煤氣干餾煤氣(焦爐氣)主要成分CO、N2CO、H2H2、CH4、C2H4、CO等獲取方式煤或焦炭不完全燃燒燒紅的煤或焦炭與水蒸氣反應將煤隔絕空氣加強熱反應2C＋O2eq\o(=,\s\up10(點燃))2COC＋H2O(g)eq\o(=,\s\up10(高溫))CO＋H2復雜反應應用冶金、化工及家用燃料合成氨的原料、氣體燃料化工原料氣、氣體燃料優(yōu)點①潔凈，燃燒不會產生煙塵污染②熱效率高、價格低廉③使用方便缺點①易燃易爆，容易發(fā)生事故②發(fā)生爐煤氣、水煤氣、干餾煤氣易引起人體中毒煤的干餾產物：1．固態(tài)物質——焦炭。用途：冶金、制造電石。2．液態(tài)物質煤焦油：芳香烴(苯的同系物、萘、蒽)、酚和瀝青等。粗氨水：氨和銨鹽。用途：可用作氮肥。3．氣態(tài)物質——焦爐氣(H2、CH4、C2H4、CO等)。煤是一種重要的能源和化工原料，據有關知識回答下列問題：(1)有關煤的下列敘述中不正確的是______(填序號)。A．煤是由多種有機物組成的復雜混合物B．煤可以通過多種方式轉化成其他原料或燃料C．直接燃煤不僅利用率低而且存在環(huán)境污染D．通過煤的干餾可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦爐氣等產品E．煤是一種可再生能源(2)城市里使用的家用燃料，現(xiàn)在大多為煤氣和液化石油氣。煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣的混合氣，它由煤炭與水蒸氣反應制得，故又稱水煤氣。①寫出制取水煤氣的主要反應的化學方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________。②“煤轉化為水煤氣再燃燒放出的熱量與煤直接燃燒放出的熱量相等”，請列舉將煤轉化為水煤氣作為燃料和煤直接燃燒相比的優(yōu)點_______________。③水煤氣不僅是優(yōu)良的氣體燃料，也是重要的有機化工原料。CO和H2在一定條件下可以合成：a.甲醇b．甲醛c．甲酸d．乙酸。試分析當CO和H2按1∶1的體積比混合反應，合成上述________(填序號)物質時，可以滿足“綠色化學”的要求，完全利用原料中的原子，實現(xiàn)零排放?！窘馕觥?1)煤是千萬年前由植物遺體形成的不可再生能源，是由多種無機物和有機物組成的復雜混合物，直接燃燒煤不僅能源利用率低，而且會產生大量固體廢棄物和大氣污染物，而綜合利用可得到多種化工產品及清潔燃料，故A、E敘述錯誤。(2)水煤氣制備：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up10(高溫))CO＋H2，生成的CO和H2既可以作為化工原料，也可用做減少污染的清潔燃料，且燃燒充分，便于運輸，可使用管道輸送。CO和H2按1∶1反應合成物質時，可達到零排放，符合“綠色化學”的要求，則合成的物質的最簡式應滿足CH2O，則b、d符合?！敬鸢浮?1)AE(2)①C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up10(高溫))CO＋H2②減少污染，燃燒充分，方便運輸③bd“綠色化學”要求原料中的原子都轉移到目標產物中，也就是原子利用率為100%，即原子經濟性。1．下列敘述不正確的是()A．煤的氣化是將固體煤在一定條件下轉化為氣態(tài)煤的過程B．煤氣化的本質是發(fā)生了化學變化C．煤經氣化加工可提高煤的熱效率，還可以減少煤燃燒對環(huán)境的污染D．煤氣化途徑有多種，所得煤氣的成分也各不相同【解析】煤氣化是通過一定的方法使固體煤變?yōu)槊簹獾倪^程。煤氣不同于煤，故煤氣化產生了新物質，是化學變化。煤的氣化途徑有多種，所得煤氣的成分也各不相同。煤氣化后變成氣體，點燃時燃燒充分，減少了CO的生成，提高了熱效率，也減輕了CO對環(huán)境的污染?！敬鸢浮緼液化石油氣和天然氣、沼氣的使用【問題導思】①液化石油氣、天然氣、沼氣的主要成分是什么？它們的最主要用途是什么？②液化石油氣和沼氣是怎樣獲取的？沼氣做為能源物質、有何優(yōu)點？【提示】①液化石油氣的成分是丙烷、丁烷及少量的丙烯和丁烯。天然氣和沼氣的主要成分都是CH4。它們的最主要用途是做燃料。②液化石油氣是通過給丙烷、丁烷等氣體增壓使之變?yōu)橐后w而獲取的，沼氣是工農業(yè)有機廢渣、廢液經無氧發(fā)酵而獲取的。沼氣做為能源物質的優(yōu)點是熱值高且可改善農村衛(wèi)生狀況。1．液化石油氣(1)成分：丙烷、丁烷以及少量的丙烯和丁烯。(2)制備：利用丙烷、丁烷的性質，增加壓力就能將其變?yōu)橐后w。(3)燃料的燃燒：C3H8＋5O2eq\o(→,\s\up10(點燃))3CO2＋4H2O；C4H10＋eq\f(13,2)O2eq\o(→,\s\up10(點燃))4CO2＋5H2O2．天然氣和沼氣在當今已開發(fā)和利用的燃料中，最潔凈的是天然氣和沼氣。(1)天然氣：CH4＋2O2eq\o(→,\s\up10(點燃))CO2＋2H2O(2)沼氣：①沼氣的主要成分是甲烷，還含有二氧化碳及少量的氫氣、氮氣、硫化氫、一氧化碳、水蒸氣等。②沼氣的優(yōu)點和用途a．沼氣發(fā)熱值較高，除了用于點燈、做飯、發(fā)電外，還可用做農田汽車和拖拉機的燃料。b．使用沼氣作為家用燃料，可大大改善農村衛(wèi)生、生活環(huán)境。③沼氣的生產生產沼氣的原料來源廣泛，主要有人畜糞便、動植物遺體、工農業(yè)有機物廢渣和廢液等。它們在一定溫度、濕度、酸度和缺氧的條件下，經厭氧微生物的發(fā)酵作用即可生產出沼氣。(1)家用液化石油氣的主要成分之一是丙烷，若一瓶液化氣瓶中裝有15kg液化氣且全部是丙烷，試寫出其完全燃燒時的化學方程式，并計算完全燃燒所需要的空氣體積(標準狀況下)(氧氣占空氣體積的21%)。(2)已知有如下反應：2CO＋O2eq\o(=,\s\up10(點燃))2CO2,2H2＋O2eq\o(=,\s\up10(點燃))2H2O，CH4＋2O2eq\o(→,\s\up10(點燃))CO2＋2H2O①根據以上化學方程式判斷：燃燒相同體積的管道煤氣(主要成分為CO、H2和少量烴類)和天然氣(主要成分為CH4)，消耗空氣體積較大的是________，因此燃燒管道煤氣的灶具如需改燒天然氣，灶具的改造方法是進風口________(填“增大”或“減小”)，如不作改進可能產生的不良結果是________。②管道煤氣中含有的烴類，除甲烷外，還有少量乙烷、丙烷、丁烷等，它們的某些性質見表：乙烷丙烷丁烷熔點/℃－－－沸點/℃－－－試解釋嚴寒的冬季有時管道煤氣火焰很小，并且呈斷續(xù)狀態(tài)的原因：___________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)沼氣的應用解決了農村的燃料問題，也改善了農村的環(huán)境衛(wèi)生。①沼氣燃燒的化學方程式為_______________________________________。②下列說法正確的是(填序號)________。a．把秸稈、雜草等廢棄物放在密閉池中發(fā)酵可以產生沼氣b．沼氣的應用對解決農村燃料問題、改善環(huán)境有重要意義c．沼氣的主要成分是甲烷d．點燃沼氣與空氣的混合氣體可能發(fā)生爆炸【解析】(1)C3H8＋5O2eq\o(→,\s\up10(點燃))3CO2＋4H2O1mol112Leq\f(15×103g,44g·mol－1)VV(O2)＝×10氧氣占空氣體積的21%，則V(空氣)＝×105L。(2)由方程式可知CO、H2的耗氧量小于等體積的CH4的耗氧量，故改造時應增加空氣進氣量，否則燃燒不完全易產生大量黑煙。由題目提供的熔沸點可知丁烷沸點高、易液化，造成氣體量減少。(3)①沼氣的主要成分是CH4，其燃燒方程式：CH4＋2O2eq\o(→,\s\up10(點燃))CO2＋2H2O。②由沼氣的制備、成分及意義即可作答?！敬鸢浮?1)C3H8＋5O2eq\o(→,\s\up10(點燃))3CO2＋4H2O×105L(2)①天然氣增大燃燒不充分產生黑煙②冬天氣溫低，丁烷等容易液化(3)①CH4＋2O2eq\o(→,\s\up10(點燃))CO2＋2H2O②abcd2．天然氣的主要成分CH4是一種會產生溫室效應的氣體，等物質的量的CH4和CO2產生的溫室效應前者大。下列是有關天然氣的幾種敘述：①天然氣與煤相比較，天然氣是較潔凈的能源；②等質量的CH4和CO2產生的溫室效應也是前者大；③燃燒天然氣也是酸雨的成因之一。其中正確的是()A．只有① B．只有②C．①② D．①②③【解析】等質量的CH4和CO2，CH4的物質的量大，產生的CO2多，故溫室效應大；燃燒天然氣不會產生酸雨?！敬鸢浮緾1．有關水煤氣和干餾煤氣的成分說法正確的是()A．含有完全相同的成分B．成分雖然不同，但都有CH4C．成分不同，水煤氣含有CH4D．成分不同，水煤氣為CO和H2，干餾煤氣主要成分為H2、CO、C2H4、CH4【解析】水煤氣是燒紅的煤與水蒸氣反應得到的氣體混合物，C＋H2Oeq\o(=,\s\up10(高溫))CO＋H2，主要成分為CO和H2。干餾煤氣是煤干餾過程中產生的氣體物質，主要成分為H2、CH4、C2H4、CO等?！敬鸢浮緿2．下列說法中正確的是()A．煤是純凈物B．煤燃燒時，產生大量的二氧化硫、氮氧化物和煙塵等污染物C．煤是以單質碳為主的簡單混合物D．以煤為主要原料，可以加工成高級液化石油氣【解析】煤是由多種有機物和無機物組成的復雜混合物，煤燃燒會產生大量的污染物，生產高級液化石油氣的原料是石油而不是煤。【答案】B3．我國做為發(fā)展中國家，首先提出了控制溫室氣體排放的措施和近期指標，充分體現(xiàn)了“善待地球，科學發(fā)展”的主題。下列不符合這一主題的是()A．發(fā)展循環(huán)經濟，構建資源節(jié)約型社會B．加高工廠的煙囪，使煙塵和廢氣遠離地表，減少污染C．減少或不使用對大氣臭氧層起破壞作用的氟氯烴D．采用“綠色化學”工藝，建立環(huán)境友好型化工體系【解析】B項，加高工廠的煙囪，不能消除煙塵和廢氣，煙塵和廢氣仍在大氣中，故不符合“善待地球，科學發(fā)展”這一主題?！敬鸢浮緽4．下列敘述中錯誤的是()①點燃甲烷不必進行事先驗純②甲烷燃燒能放出大量的熱，所以是一種很好的氣體燃料③煤礦的礦井要注意通風和嚴禁煙火，以防爆炸事故發(fā)生④在空氣中，將甲烷加熱到1000℃A．①② B．②③C．③④ D．①④【解析】甲烷中如果混有空氣，點燃甲烷可能會爆炸，①錯；在空氣中，將甲烷加熱到1000℃以上，甲烷會和氧氣反應，只有隔絕空氣情況下，才會分解產生炭黑和氫氣。【答案】D5．沼氣的生產是構建生態(tài)農業(yè)的一個典型范例。(1)沼氣除了可以用來點燈、做飯、發(fā)電、做農用汽車和拖拉機燃料外，池中的殘渣還可以用來做________。A．化工原料 B．有機肥料C．固體燃料 D．無用廢渣(2)沼氣燃燒的化學方程式為：_____________________________________________________________________________________________________。(3)下列說法正確的是________(填序號)。①把秸稈、雜草等廢棄物放在密閉池中發(fā)酵可以產生沼氣②沼氣的應用對解決農村燃料問題、改善環(huán)境有重要意義③沼氣的主要成分是甲烷④點燃沼氣與空氣的混合氣體可能發(fā)生爆炸【解析】(1)生產沼氣的原料主要有人畜糞便、動植物遺體、有機廢渣和廢液等。(2)有機物烴燃燒的通式為：CxHy＋(x＋y/4)O2eq\o(→,\s\up10(點燃))xCO2＋y/2H2O，根據元素守恒：碳燃燒生成二氧化碳，氫燃燒生成水。(3)熟悉沼氣的制備、組成意義即可回答。【答案】(1)B(2)CH4＋2O2eq\o(→,\s\up10(點燃))CO2＋2H2O(3)①②③④學業(yè)分層測評(九)家用燃料的更新(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．隨著社會的發(fā)展，環(huán)境問題已經引起人們的關注。從環(huán)保的角度看，下列燃料中最理想的是()A．液化石油氣 B．蜂窩煤C．沼氣 D．氫氣【解析】氫氣燃燒產物是水，氫氣是清潔能源?！敬鸢浮緿2．下列措施不符合節(jié)能減排的是()A．大力發(fā)展火力發(fā)電，解決廣東電力緊張問題B．在屋頂安裝太陽能熱水器為居民提供生活用熱水C．用石灰對燃燒后形成的煙氣脫硫，并回收石膏D．用雜草、生活垃圾等有機廢棄物在沼氣池中發(fā)酵產生沼氣，作家庭燃氣【解析】大力發(fā)展火力發(fā)電，會大量增加燃煤消耗，加重環(huán)境污染?！敬鸢浮緼3．下列能源資源中，不屬于化石燃料的是()A．石油 B．地熱C．煤炭 D．天然氣【解析】煤、石油和天然氣屬于化石燃料?！敬鸢浮緽4．能證明煤的主要成分不是碳單質的事實是()A．煤的燃燒 B．煤的干餾C．煤的氣化 D．制煤水漿【解析】煤是由無機物和有機物組成的混合物，煤干餾是在隔絕空氣的條件下加強熱，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣，這些物質中的元素只能來自煤本身，即煤中至少含有C、N、H元素?！敬鸢浮緽5．城市中許多家庭使用的罐裝“煤氣”，實際上是液化石油氣，以下有關液化石油氣的敘述不正確的是()A．液化石油氣是一種混合物，其主要成分是丙烷、丁烷B．液化石油氣用完后，瓶內往往會殘留一些液體，其成分是水C．液化石油氣可用作燃料D．液化石油氣燃燒需大量氧氣【解析】液化石油氣的主要成分是丙烷和丁烷，還含有少量的丙烯和丁烯，它是一種使用方便的燃料，由“C3H8＋5O2eq\o(→,\s\up10(點燃))3CO2＋4H2O,2C4H10＋13O2eq\o(→,\s\up10(點燃))8CO2＋10H2O”知，液化石油氣燃燒需要大量的空氣，液化石油氣殘留液是未揮發(fā)的烴類物質，而不是水。【答案】B6．關于煤的敘述中，不正確的是()A．煤是工業(yè)上獲得芳香烴的重要來源B．煤經過干餾可得到焦炭、煤焦油等C．煤是由多種有機物和無機物組成的復雜的混合物D．煤是工業(yè)上獲得輕質液體燃料的主要來源【解析】工業(yè)上獲得輕質液體燃料(如汽油、煤油)的主要來源是石油?！敬鸢浮緿7．某種混合氣體可能是：①發(fā)生爐煤氣，②水煤氣，③沼氣，④焦爐氣(主要成分是H2和CH4，并混有少量的CO、CO2、C2H4、N2等)。已知它具有以下性質：使其通過盛有溴水的洗氣瓶可使溴水退色；再通過加熱的氧化銅，黑色固體變成紅色；再通過無水硫酸銅，白色粉末變成藍色；再通過澄清石灰水，變渾濁；最后剩余的氣體仍能在空氣中燃燒，且火焰呈淡藍色，產生的氣體經冷卻有水滴產生，并還能使澄清石灰水變渾濁，則該氣體是()A．① B．②C．③ D．④【解析】發(fā)生爐煤氣的主要成分是CO、N2；焦爐氣的主要成分是H2、CO、CH4、C2H4等；沼氣的主要成分是CH4；水煤氣的主要成分是CO、H2。結合題目中有關變化，可知應為焦爐氣?！敬鸢浮緿8．(2023·煙臺學業(yè)水平模擬)下列做法不正確的是()①可用明火檢驗液化石油氣罐是否漏氣；②可將氣罐中殘留液體倒入下水道；③當液化石油氣供熱慢、火不旺時可用火烤；④可將氣罐倒過來使用A．只有①③④ B．只有①②C．只有②③④ D．①②③④【解析】液化石油氣遇火、遇熱時易燃易爆，故以上做法均有危險?！敬鸢浮緿[能力提升]9．已知煤的部分結構模型如圖所示：(1)從煤的結構模型來看，煤是工業(yè)上獲得________烴的重要來源。(2)我國大約70%的煤是直接用于燃燒的。從煤的結構模型來看，在提供熱量的同時產生大量的__________等氣體物質，造成嚴重的大氣污染。(3)為了解決煤燃燒所造成的污染問題和提高煤的利用價值，煤資源的綜合利用方法還有________、________、________等?！窘馕觥?1)煤結構中含有較多的苯環(huán)，隔絕空氣給煤加強熱可以使它分解，從而獲得芳香烴。(2)煤結構中含有S和N，所以直接燃燒煤能產生SO2和氮氧化物，污染環(huán)境。(3)煤的干餾、氣化和液化是提高煤的利用價值的常用方法?！敬鸢浮?1)芳香(2)二氧化硫、氮氧化物(3)煤的干餾氣化液化10．我國凍土專家對青藏高原進行多年研究后發(fā)現(xiàn)青藏高原羌塘盆地多年凍土區(qū)存在可燃冰。科學研究表明，可燃冰實際上是一種甲烷水合物(CH4·xH2O)，是甲烷與水在低溫高壓下形成的一種固態(tài)物質。(1)目前，排放到大氣中的氣體污染物主要有SO2、NO2、CO等，它們主要來自化石燃料的燃燒和工業(yè)廢氣。今有：①可燃冰②氫能③風能④太陽能⑤煤⑥天然氣⑦石油等能源，在通常情況下使用上述能源，一般不會造成空氣污染的一組是________。A．①②③④⑥ B．②③④⑥⑦C．①③④⑤⑥ D．①②③④⑤(2)可燃冰的發(fā)現(xiàn)為我國在新世紀使用高效新能源開辟了廣闊的前景。你認為能開發(fā)利用的新能源還有(至少填寫兩種)_____________________________?！窘馕觥?1)氫能、風能、太陽能是新能源，不會造成空氣污染；可燃冰和天然氣的主要成分是CH4，其燃燒產物是CO2和水，也不會污染空氣?！敬鸢浮?1)A(2)太陽能、潮汐能(水能、風能、氫能等)11．現(xiàn)在城市使用的燃料大多是煤氣、液化石油氣。煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣，由煤炭與水(蒸氣)反應制得，故又稱水煤氣。(1)試寫出制取煤氣的主要化學方程式：_____________________________。(2)已知在常溫下，1mol丙烷(C3H8)完全燃燒放出2kJ熱量；1molCO完全燃燒放出kJ熱量；1molH2完全燃燒放出kJ熱量。試比較：①相同質量的丙烷和氫氣燃燒，產生熱量的比值為________。②相同條件下，相同體積的丙烷和CO完全燃燒產生熱量的比值為________。(3)氫氣是未來的理想能源，除產生的熱量大之外，還具有的優(yōu)點是_____________________________________________________________________________________________________________________________________?！窘馕觥?1)制取水煤氣的主要化學方程式為：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up10(高溫),\s\do5())CO＋H2。(2)①設丙烷和H2的質量都為x，則燃燒時產生的熱量的比值為C3H8∶H2＝(eq\f(x,44)×2∶(eq\f(x,2)×≈1∶。(2)相同條件下，相同體積的丙烷和CO物質的量相同，完全燃燒時放出的熱量比值為2∶≈8∶1。(3)氫氣是未來的理想能源，其優(yōu)點有三：一是產生的熱量多，二是來源廣泛，三是產物無污染?！敬鸢浮?1)C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up10(高溫))CO＋H2(2)①1∶②8∶1(3)來源廣泛、產物無污染課題3汽車燃料清潔化1．了解汽油燃燒的原理及抗爆震性。(難點)2．認識汽車尾氣的成分、危害及治理。(重點)3．了解清潔燃料汽車所用燃料及理想的清潔燃料氫氣。(重點)從汽油談起1.汽油的組成汽油是分子中含有5～11個碳原子的烴的混合物，含有的烷烴主要是己烷、庚烷、辛烷和壬烷。2．汽油的作用原理汽油進入汽缸后，經電火花點燃迅速燃燒，產生的熱氣體做功推動活塞往復運動產生動力，使汽車前進。3．汽油的燃燒特點以分子中含有5個碳原子的戊烷為例：①完全燃燒：C5H12＋8O2eq\o(→,\s\up10(點燃))5CO2＋6H2O。②不完全燃燒：2C5H12＋11O2eq\o(→,\s\up10(點燃))10CO＋12H2O；C5H12＋3O2eq\o(→,\s\up10(點燃))5C＋6H2O。4．汽油的抗震性汽油抗爆震的程度以“辛烷值”的大小來衡量。辛烷值越高，抗爆震程度越高。為提高汽油的抗爆震性，可向汽油中添加四乙基鉛或甲基叔丁基醚做抗震劑。5．汽車尾氣及危害汽車尾氣中含有的有害物質有CO、氮氧化物、SO2、烴類等。造成的危害主要是形成酸雨和光化學煙霧。1．怎樣提高汽油的品質？【提示】(1)向汽油中加抗震劑。(2)增加汽油中支鏈烷烴、芳香烴、環(huán)烷烴的比例。(3)催化重整：在催化劑的作用下，使汽油中烴分子的結構進行重新排列形成新的分子結構。汽車燃料的清潔化1.清潔燃料車①所用燃料：壓縮天然氣和液化石油氣②2．氫氣——汽車最理想的清潔燃料(1)優(yōu)點①釋放能量多：燃燒相同質量的氫氣和汽油，前者放出的熱量約是后者的3倍。②環(huán)境污染?。簹錃馊紵伤瑳]有灰渣和廢氣。(2)不足：當前制取氫氣成本高，氫氣貯存困難。(3)發(fā)展方向：研究新的制氫技術和氫氣貯存方法，如光電解水制氫氣和研制貯氫合金。3．燃料電池汽車從電池的正極輸進O2，負極輸進H2或甲醇等，通過化學反應將化學能轉變成電能，能量轉換效率顯著提高，且不會產生污染。2．你知道怎樣制備乙醇汽油嗎？乙醇汽油與汽油相比，有何優(yōu)點？【提示】以玉米及其他農副產品、含糖類廢物等為原料，經發(fā)酵、蒸餾制得乙醇，再以乙醇、汽油為原料，輔以少量添加劑，可以制成乙醇汽油。使用乙醇汽油既可節(jié)能降耗，又能改善大氣環(huán)境的質量。汽油的成分及燃燒原理【問題導思】①汽油的主要成分是什么？不完全燃燒有什么現(xiàn)象？②汽油在發(fā)動機中燃燒產生爆震的原因是什么？③汽油的抗爆震程度用什么來衡量？怎樣才能提高汽油的抗爆震程度？【提示】①汽油是含有5～11個碳原子的烴的混合物，不完全燃燒時會在汽缸內產生積炭現(xiàn)象。②汽油燃燒時產生爆震的原因是在未燃燒的混合氣體中出現(xiàn)許多燃燒中心，產生強大的沖擊波。③汽油的抗爆震程度用“辛烷值”來衡量，提高汽油的抗爆震程度可通過增加支鏈多的鏈烴、芳香烴、環(huán)烷烴的比例，或添加四乙基鉛、甲基叔丁基醚等。1．成分：含有5～11個碳原子的烴的混合物。2．沸點：介于70℃～1503．發(fā)生的主要反應(1)汽油發(fā)動機的點火方式為電打火。(2)汽油完全燃燒生成水蒸氣和二氧化碳，不完全燃燒有CO和單質碳生成，使汽缸中出現(xiàn)積炭。4．汽油的爆震(1)汽油在發(fā)動機中燃燒產生爆震的原因，是汽油燃燒到一定程度時，未燃燒的混合氣中會出現(xiàn)許多燃燒中心，使燃燒速度猛增，產生強大的沖擊波，導致出現(xiàn)清脆的金屬敲擊聲。(2)汽油的抗爆震的程度用“辛烷值”的大小來衡量。辛烷值就是我們常說的汽油標號。汽油的辛烷值越高，抗爆震程度越高。(3)汽油所含分子支鏈多的鏈烴、芳香烴、環(huán)烷烴的比例越高，汽油的抗爆震性越好；所含直鏈烴分子越多，它的抗爆震性越差。(4)在汽油中添加四乙基鉛、甲基叔丁基醚可以提高汽油的抗爆震程度。閱讀下列材料，回答有關問題。以汽油和柴油為燃料的機動車所排放的尾氣，是當今城市大氣污染物的主要來源。要治理城市大氣污染，改用新型燃料是有效途徑之一。(1)大氣中的烴及一氧化碳是由于汽車燃料與空氣中的氧氣反應不完全而造成的。很多機動車(特別是以柴油為燃料的汽車)在行駛過程中不僅噪音巨大，而且還排放大量黑煙。若某機動車燃料為CxHy，寫出它不完全燃燒分別生成“黑煙”和一氧化碳的兩個反應的化學方程式：______________________________；_______________________________________________________________。進一步說明為什么柴油機車排放的尾氣比汽油機車排放的尾氣更加濃黑？___________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若改用新型燃料作為機動車的動力來源，以此減輕城市的大氣污染，可選用________。A．無煙煤 B．壓縮天然氣C．電池 D．液化石油氣【解析】(1)一般來說，含碳量高的烴更易產生黑煙，如C2H2燃燒現(xiàn)象為“火焰明亮，有濃烈的黑煙”；C2H4燃燒現(xiàn)象為“火焰明亮，有黑煙”；CH4燃燒現(xiàn)象為“火焰呈淡藍色，幾乎看不到煙”。(2)“無煙煤”不能用于一般機動車的燃料(老式火車除外)，且煤的燃燒仍會污染大氣；“電池”不能算作“新型燃料”，而壓縮天然氣和液化石油氣屬于清潔燃料，它們燃燒時生成的CO、NOx比汽油少許多，且發(fā)動機汽缸幾乎不產生積炭現(xiàn)象，可延長發(fā)動機的使用壽命?！敬鸢浮?1)4CxHy＋yO2eq\o(→,\s\up10(不完全燃燒))4xC＋2yH2O(或其他形式)4CxHy＋(2x＋y)O2eq\o(→,\s\up10(不完全燃燒))4xCO＋2yH2O由于柴油中含有的烴的相對分子質量大，單位物質的量的柴油完全燃燒比汽油所需要的氧氣(空氣)多，因此若供空氣不足，極易造成柴油的不完全燃燒，加之柴油中所含烴類的含碳量比汽油中烴類的含碳量高，故燃燒時柴油更易產生黑煙(碳粒)(2)BD1．下列有關汽油抗爆震程度的說法不正確的是()A．汽油的抗爆震程度以“辛烷值”來衡量B．辛烷值即汽油標號，辛烷值越高，抗爆震程度越高C．汽油中所含直鏈烴分子越多，它的抗爆震性越好D．汽油中加入四乙基鉛可提高其抗爆震性【解析】汽油所含分子支鏈多的鏈烴、芳香烴、環(huán)烷烴的比例越高，它的抗爆震性越好，所含直鏈烴分子越多，抗爆震性越差?！敬鸢浮緾汽車尾氣的來源和處理【問題導思】①汽車尾氣中通常含有哪些有害氣體，它們分別有什么危害？②怎樣防止或消除汽車尾氣帶來的危害？【提示】①汽車尾氣中的有害成分主要是CO、NOx和SO2。CO對人體健康造成直接危害，NOx能引起光化學煙霧和酸雨，SO2可形成酸雨。②汽車尾氣的治理可有以下措施：a.汽車排氣管上安裝催化轉化裝置。b.推廣清潔燃料。c.推廣節(jié)能技術。d.加強環(huán)境執(zhí)法力度1．來源(1)若空氣不足，則會產生CO有害氣體。(2)若空氣過量則產生氮氧化合物NOx，如N2＋O2=2NO,2NO＋O2=2NO2，其中CO、NOx都是空氣污染物。(3)另外汽油中的硫氧化生成SO2。2．危害(1)一氧化碳導致低氧血癥，引起組織缺氧，甚至導致人體死亡。(2)二氧化硫和空氣中的氧氣反應生成三氧化硫，三氧化硫又和空氣中的水反應生成硫酸，硫酸隨雨水降下，成為酸雨。(3)氮的氧化物能引起酸雨和光化學煙霧。3．處理方法(1)汽車排氣管上安裝填充有催化劑的催化裝置，可加速有害氣體的轉化，如2CO＋2NOeq\o(=,\s\up10(催化劑))2CO2＋N2。(2)推廣使用乙醇、甲醇等清潔能源。(3)節(jié)能技術的推廣使用。(4)加大環(huán)境立法和執(zhí)法的力度，把高污染、超標排放尾氣的汽車淘汰。使用汽車尾氣的催化裝置無法消除硫的氧化物對環(huán)境的污染，還加速了SO2向SO3的轉化，使排出的廢氣酸度升高。只能減少，無法從根本上杜絕有害氣體產生。硝酸工業(yè)產生的尾氣(NO、NO2等)對環(huán)境造成污染，同時汽車尾氣(含烴類、CO、SO2與NO等)是城市空氣的污染源。(1)汽車以汽油作為發(fā)動機燃料，在不斷啟動打火的過程中產生了CO、NO等有毒氣體，若供氧不足，主要產生的污染物是________，若供氧充足，主要產生的有毒氣體是________________。(2)簡述CO、NO對人體產生的影響是________________________________。(3)汽車尾氣污染物造成的影響有：__________________________________?！窘馕觥?1)若供氧不足，汽油中的烴(C5H12等)不完全燃燒，產生CO，若供氧充足，C5H12等烴完全燃燒，但N2、O2在電火花作用下生成NO和NO2。(2)CO、NO極易與血紅蛋白結合，難分離，使血液失去供氧能力，使人體中毒，同時NO在人體中含量不正常，可導致心腦血管病、高血壓、中風、糖尿病等疾病。(3)汽車尾氣排放過多，可形成酸雨和光化學煙霧而污染環(huán)境，引起呼吸嚴重障礙，導致心肺衰竭?！敬鸢浮?1)CONO、NO2等(2)使血液失去供氧能力，導致心腦血管病等(3)污染環(huán)境，引起呼吸嚴重障礙，導致心肺衰竭根據汽油在汽車汽缸內的作用原理，分析尾氣的產生。2．家用煤氣主要成分為CO，在實際使用的煤氣中都加入了少量硫醇氣體，其原因是()A．當CO的量不足時可以起補充燃料的作用B．逸失時先逸出硫醇氣體，防止CO散失C．CO與硫醇的混合氣燃燒率高D．CO無味，硫醇有味，在裝置漏氣時便于嗅到以便采取應急措施【解析】CO為無色無味的有毒氣體，泄漏時不易被人們察覺，所以填充硫醇?！敬鸢浮緿1．確定汽油是一種混合物的方法是()A．測量濃度 B．測量沸點C．將它燃燒 D．聞氣味【解析】由于混合物沒有固定的熔沸點，而純凈物有固定的熔沸點，利用這一性質可以進行鑒別?！敬鸢浮緽2．近年來，許多城市都禁止使用含鉛汽油，無鉛汽油的含義是指()A．汽油中絕不含鉛元素B．汽油中不人為添加含鉛元素的物質C．汽油中含鉛元素在一定范圍內D．以上都不正確【解析】無鉛汽油是指不人為添加四乙基鉛做抗震劑的汽油?！敬鸢浮緽3．我國已經研制成功以燃料電池為動力的電動汽車，下列關于電動汽車說法錯誤的是()A．電動汽車的研發(fā)是為了節(jié)約能源、保護環(huán)境B．電動汽車取代汽油汽車是汽車工業(yè)的發(fā)展方向C．電動汽車行駛過程不再需要能量，因此可以節(jié)能D．電動汽車的問世在一定程度上可減少酸雨的形成【解析】電池內發(fā)生的化學反應是將燃料的化學能直接轉化為電能，燃料的轉換效率提高了，因此，電動汽車能節(jié)約能源，由于電動汽車不產生汽車尾氣(NO、SO2、NO2等)，因此電動汽車的增多，也保護了環(huán)境。電動汽車取代汽油汽車是汽車工業(yè)發(fā)展的方向。【答案】C4．雪佛蘭燃料電池車，其產物僅為無污染的水，實現(xiàn)了“更環(huán)?！钡哪繕?。通常用的清潔燃料是指壓縮天然氣和液化石油氣，有關說法不正確的是()A．壓縮天然氣和液化石油氣都屬于碳氫化合物B．氫燃料電池車可實現(xiàn)城市污染物的“零排放”C．使用清潔能源主要是考慮防暴震D．燃料電池車能量的轉化方式是：化學能→電能→機械能【解析】天然氣的主要成分為甲烷，液化石油氣的主要成分為丙烷和丁烷，它們均屬于碳氫化合物；由于氫燃料電池車在運行過程中不排放任何有害氣體，所以可以實現(xiàn)城市污染物的“零排放”；使用清潔能源主要是考慮防止有害氣體對環(huán)境的污染；燃料電池車能量的轉化方式為：貯存在燃料中的化學能→電能→機械能?！敬鸢浮緾5．汽車作為曾經推動人類文明向前躍進的現(xiàn)代社會的產物，在給人類生活帶來便捷舒適的同時，對自然生態(tài)環(huán)境也帶來了害處，它是城市空氣的重要污染源之一。(1)汽車尾氣中的大氣污染物有(寫化學式)________。(2)治理尾氣的方法之一是在汽車的排氣管上安裝一個“催化轉化器”(用鉑、鈀合金作催化劑)，它的作用是使CO和NO反應，生成兩種氣體，其中一種可以參與植物的光合作用，另一種是空氣中含量最多的氣體。請寫出CO與NO反應的化學方程式________________________________________________?！窘馕觥?1)汽車尾氣中的污染物主要有一氧化碳、二氧化氮和二氧化硫。(2)一氧化碳和一氧化氮反應生成氮氣和二氧化碳。【答案】(1)CO、NO、NO2和SO2(2)2CO＋2NOeq\o(=,\s\up10(催化劑))2CO2＋N2學業(yè)分層測評(十)汽車燃料清潔化(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．下列物質中，可作為汽車最理想的清潔燃料的是()A．汽油 B．煤C．氫氣 D．沼氣【解析】氫氣燃燒不會污染環(huán)境，我國已研制成功液氫環(huán)保汽車。【答案】C2．汽油燃燒產生的汽車尾氣中，含有多種污染空氣的有害氣體，這些氣體包括()①一氧化碳②二氧化硫③氮氧化物④磷的氧化物A．只有①② B．①②③C．只有②③ D．①②③④【解析】汽車尾氣中的有毒氣體有CO、SO2和NOx?！敬鸢浮緽3．以汽油為燃料的汽車不可能會造成的危害是()A．鉛污染大氣 B．形成酸雨C．形成光化學煙霧 D．造成土壤鹽堿化【解析】以汽油為燃料的汽車，若燃燒不充分，則汽車尾氣中含有碳氫化合物、SO2、CO和CO2等；若燃燒充分，則含有SO2、CO2、NO2等，因此會形成酸雨或光化學煙霧；由于汽油中可能含有四乙基鉛，因此會造成鉛污染?！敬鸢浮緿4．為減少汽車對城市大氣的污染，我國成功地開發(fā)出以新燃料做能源的“綠色汽車”，這種汽車可避免有毒的有機鉛、芳香烴等有害物質的排放，保護環(huán)境。這種“綠色汽車”的燃料是()A．甲醇 B．汽油C．柴油 D．重油【解析】甲醇有燃燒充分，產物無污染等特點，可作為“綠色汽車”的燃料?！敬鸢浮緼5．目前部分城市已禁止銷售使用含鉛汽油，其原因是()A．含鉛汽油價格太高B．含鉛汽油熱值低C．尾氣中的鉛能污染大氣D．這些城市已經用H2做汽車燃料【解析】汽油中含重金屬鉛，在燃燒后汽車尾氣中含有鉛對大氣造成很大的污染?！敬鸢浮緾6．將某汽車清潔燃料——液化石油氣蒸發(fā)為氣體，充分燃燒后，在相同條件下測得生成的二氧化碳的體積是該石油氣體積的倍，則石油氣中一定含有()A．甲烷 B．丁烷C．戊烷 D．乙烷【解析】因相同條件下，石油氣燃燒生成的CO2體積是石油氣體積的倍，故石油氣的平均分子組成中的碳原子數為，其所含成分中有的分子中碳原子數多于，有的少于。在給出的選項中，B、C、D分子中碳原子數均多于，A分子中碳原子數少于?！敬鸢浮緼7．我國多位工程院院士指出：發(fā)展生物柴油具有戰(zhàn)略意義。所謂生物柴油就是以大豆、油菜籽等油料作物，油棕、黃連木等油料林木果實，工程微藻等水生植物以及動物油脂、廢餐飲油等為原料制成的液體燃料，是優(yōu)質的石油柴油代用品。據以上信息，下列有關生物柴油的說法錯誤的是()A．生物柴油是可再生能源B．生物柴油的組成成分與礦物柴油完全相同C．發(fā)展生物柴油有益于保護生態(tài)環(huán)境D．發(fā)展生物柴油有利于調整產業(yè)結構、增加農民收入【解析】本題涉及環(huán)境、能源、產業(yè)結構調整等多學科的問題。通過本題可以了解我國的能源狀況及發(fā)展能源的概念和意義。礦物柴油主要是石油分餾后的C15～C18的多種烴的混合物，而生物柴油的組成成分主要為甘油和高級脂肪酸形成的酯。根據題中敘述不難得出答案?！敬鸢浮緽8．汽油是多種烴類的混合物。在汽車的發(fā)動機中，汽油汽化后與進入汽缸的空氣按一定比例混合，在引擎的電火花點燃下燃燒，產生大量熱能，但進入汽缸的空氣過少或過多都將在汽車尾氣中產生有害的大氣污染物。目前正在研究和開發(fā)的一種催化式排氣凈化器，是以Pt—Rh及CuO—Cr2O3做主體催化劑，它可將80%以上的有害尾氣轉化成無毒氣體。但汽油中為增強其抗震性而添加的Pb(C2H5)4會使這種轉化明顯降低。汽缸中空氣進量過少或過多時，產生的主要有害氣體依次是()A．氣態(tài)烴和NO、NO2等B．CO、氣態(tài)烴和NO、NO2等C．CO和CO2D．氣態(tài)烴和CO2【解析】空氣過少，碳不完全燃燒產生CO；空氣過多，N元素被氧化為氮氧化物。【答案】B[能力提升]9．2023年11月在中國深圳召開的世界電動車大會，雪佛蘭Equinox氫燃料電池車亮相，其主要動力來自以氫氣為燃料的氫鎳燃料電池組。(1)雪佛蘭燃料電池車與單純燃油車相比的優(yōu)點是______________________________________________________________________________________。(2)雪佛蘭燃料電池車的工作原理是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)氫能與其他能源相比，具有的優(yōu)點是_______________________________________________________________________________________________。氫燃料電池汽車的普及還十分困難，你認為其中的原因有_______________________________________________________(填一項即可)?！窘馕觥?1)燃料電池比直接燃燒燃料的優(yōu)點主要是能量利用率高，不產生CO、氮氧化物等污染性物質。(2)將燃料的化學能轉化為電能。(3)原料來源廣、易燃燒、熱值高而且沒有灰渣和廢氣，不會污染環(huán)境制取氫氣耗能大，成本高，儲存和運輸困難、安全性低、加氫站建設投資大等?！敬鸢浮?1)低燃料消耗和低排放、低污染(2)從電池的正極輸進氧氣或空氣，負極輸進燃料如甲醇、氫氣等，通過電池內發(fā)生的化學反應將燃料的化學能轉化為電能(3)原料來源廣、易燃燒、熱值高而且沒有灰渣和廢氣，不會污染環(huán)境制取氫氣耗能大、成本高、儲存和運輸困難、安全性低、加氫站建設投資大等(回答一項即可)10．汽車已經成為重要的交通工具，但其排放的尾氣是空氣的主要污染物之一。已知汽車尾氣中的主要污染物有：CmHn(烴)、SO2、NOx、CO和C等，請回答下列有關問題。(1)若用CmHn表示汽油的主要組成，CmHn在空氣中完全燃燒的化學方程式為_________________________________________________________________________________________________________________________________，汽油燃燒產生能量為汽車提供了動力，這一過程中能量的轉化是由________能轉化為________能，最終轉化為機械能。(2)通過車用燃油的精煉加工處理，可減少汽車尾氣中的________________(填化學式)排放。(3)目前汽車尾氣多采用催化轉化的方法加以治理，寫出在催化劑作用下NOx與CO反應的化學方程式_________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)控制城市空氣污染源的方法可以有________。A．開發(fā)新能源 B．使用電動車C．植樹造林 D．戴上呼吸面具【解析】(1)CmHn完全燃燒生成CO2和H2O，并放出熱量。(2)化石燃料汽油中含有一定量的硫，在加工過程中可脫去，以減少汽車尾氣中的SO2。(3)NOx與CO反應生成N2和CO2。(4)開發(fā)新能源和使用電動車可以從源頭上減少污染氣體的排放，而植樹造林和戴上呼吸面具不能減少污染氣體的排放，只能減小其危害程度?！敬鸢浮?1)4CmHn＋(4m＋n)O2=4mCO2＋2nH2O化學熱(2)SO2(3)2NOx＋2xCOeq\o(=,\s\up10(催化劑))N2＋2xCO2(4)AB11．我國大力倡導低碳經濟，堅持走低碳發(fā)展之路，不斷在技術上創(chuàng)新，自主完成了達到歐洲Ⅲ號排放標準的天然氣單一燃料汽車的研制。時隔一年，又一舉拿下了汽油——天然氣雙燃料汽車，并且達到了歐洲Ⅲ號排放標準。(1)天然氣的主要成分為________，是________在隔絕空氣條件下，經微生物發(fā)酵作用形成的，因此，天然氣中貯藏的化學能最終是來自于_____________。(2)從石油中獲得更多輕質燃油的方法是_____________________________。(3)利用天然氣可以制高檔墨水和橡膠用的炭黑，同時得到合成氨工業(yè)所需的H2，該反應的化學方程式為__________________________________________________________，天然氣成分兩分子偶聯(lián)可以得到乙烯，在一定程度上緩解了石油危機，該反應的化學方程式為___________________________________。(4)政府推廣使用燃氣汽車的主要目的是________(填序號)。A．延長發(fā)動機使用壽命 B．促進西部經濟發(fā)展C．減少污染 D．提高能源利用率【解析】(1)天然氣的主要成分為CH4，植物遺體無氧發(fā)酵可以得到，既然直接來自植物則其能量間接來自于太陽能；(2)用催化裂化的方法可以得到更多的輕質燃油；(3)利用元素守恒可以寫出方程式；(4)使用燃氣汽車可減少污染物的排放與提高能源利用率?！敬鸢浮?1)CH4植物遺體太陽能(2)催化裂化(3)CH4eq\o(→,\s\up10(高溫),\s\do10(裂解))C＋2H22CH4→CH2=CH2＋2H2(4)CD合理利用化學能源eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(電池探秘\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(電池的工作原理,認識幾種電池\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(鋅錳干電池,鉛酸蓄電池,燃料電池)))),家用燃料的更新\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(煤\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(組成、分類,綜合利用)),液化石油氣的組成、使用,潔凈燃料\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(天然氣,沼氣)))),汽車燃料清潔化\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(汽油\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(成分,作用原理,汽車尾氣處理)),\a\vs4\al(汽車燃料,的清潔化)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(目的,\a\vs4\al(常用的清,潔燃料)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(天然氣,石油氣,氫氣)),方向——電動汽車))))))原電池原理及應用示意圖原理當把用導線連接的銅片和鋅片一同浸入稀硫酸時，由于鋅比銅活潑，容易失去電子，鋅被氧化成Zn2＋而進入溶液，鋅失去的電子由鋅片通過導線流向銅片，溶液中的H＋從銅片獲得電子被還原成氫原子，氫原子再結合成氫分子從銅片上放出。這一變化過程可以表示如下：鋅片：Zn－2e－=Zn2＋(氧化反應)銅片：2H＋＋2e－=H2↑(還原反應)由此可見因發(fā)生氧化還原反應使電子定向轉移而產生了電流。電極負極：電子流出的一極，發(fā)生氧化反應；正極：電子流入的一極，發(fā)生還原反應。應用(1)加快反應速率(2)比較金屬活潑性強弱(3)金屬防腐等電池符號(－)Zn|稀H2SO4|Cu(＋)下列各裝置中，能構成原電池的是()【解析】本題考查了原電池的構成條件，B、C中兩個電極是同種金屬，D中沒有構成閉合電路，只有A裝置才可以構成原電池。【答案】A能源的分類與新能源開發(fā)1.能源(1)一次能源與二次能源：從自然界直接取得的天然能源叫一次能源，如原煤、原油、流過水壩的水等；一次能源經過加工轉換后獲得的能源稱為二次能源，如各種石油制品、煤氣、蒸汽、電力、氫能、沼氣等。(2)常規(guī)能源與新能源：在一定歷史時期和科學技術水平下，已被人們廣泛利用的能源稱為常規(guī)能源，如煤、石油、天然氣、水能等；隨著科技的不斷發(fā)展，才開始被人類采用先進的方法加以利用的古老能源以及新發(fā)展的利用先進技術所獲得的能源都是新能源，如核聚變能，用以發(fā)電的風能、太陽能、海洋能和生物質能等。(3)可再生能源與非可再生能源：可連續(xù)再生、永久利用的一次能源稱為可再生能源，如水能、風能等；經過億萬年形成的，短期內無法恢復的能源，稱為非可再生能源，如石油、煤、天然氣等。2．新能源開發(fā)(1)新能源特點：資源豐富、可再生，對環(huán)境無污染或很少污染。(2)最有希望的新能源：太陽能、燃料電池、風能和氫能等。(3)我國調整和優(yōu)化能源結構方向是降低燃煤，節(jié)約油氣，加快開發(fā)水電、核電和新能源。隨著能源問題的日益突出，能源已成為社會的熱點，有關能源的試題也將成為今后命題的重點?！澳茉捶诸愊嚓P圖”如下圖所示，四組能