专题 7.2 燃料的合理开发和利用
题型梳理
【题型 1】 常见的吸热反应和放热反应
【题型 2】 化学反应中能量变化的实际应用
【题型 3】 氢气的制取与性质实验
【题型 4】 氢能源的优点
【题型 5】 煤、石油和天然气
【题型 6】 甲烷的性质和用途
【题型 7】 乙醇的性质和用途
【题型 8】 几种燃料使用对环境的影响
【题型 9】 绿色能源的开发和利用
举一反三
【知识点 1】化学反应中的能量变化
1.放热反应：如所有的燃烧、生石灰与水反应、镁条与盐酸（金属与酸）反应、过氧化氢的分解
2.吸热反应：如碳与二氧化碳反应，一般条件为高温或加热的反应
【题型 1】常见的吸热反应和放热反应
【例 1】下列说法不正确的是
A．在化学反应中只有燃烧才能放热
B．有的物理变化也放出热量
C．放出热量的变化都是化学反应
D．化学变化不可能吸收热量
【答案】ACD
【详解】A. 燃烧能放出一定的热量，但在不燃烧时有可能也会放出热量，例如氧化钙溶于水会放出热量，
此选项错误；
B. 有的物理变化也放出热量，例如灯泡通电发光发热，此选项正确；
C. 放出热量的变化不一定是化学反应，例如电饭锅通电也会放出热量，此选项错误；
D. 有些化学反应会放出热量，但有些会吸收热量，一般的来说需要加热的反应往往会吸收热量，此选项错
误；
故选 ACD。
【变式 1-1】下列关于化学反应与能量的说法中，正确的是
A．化学反应在生成新物质的同时，一定还伴随能量变化
B．凡需要点燃的化学反应都属于吸热反应
C．水与氧化钙反应后温度升高
D．人类利用的能量都是通过化学反应获得的
【答案】AC
【详解】A、化学反应在生成新物质的同时，一定还伴随着能量变化，正确；
B、凡是需要点燃的化学反应不一定都属于吸热反应，如木炭燃烧需要点燃，属于放热反应，错误；
C、水与氧化钙固体反应后放出大量的热，温度升高，正确；
D、人类利用的能量不一定都是通过化学反应获得的，如利用太阳能，错误。
故选 AC。
【变式 1-2】2023 年 6 月 4 日神舟十五号顺利返回地球，神舟十五号载人飞船返回舱的表面有一层叫做“烧
蚀层”的物质（如图所示），返回舱返回时，与大气剧烈摩擦，会在舱表面产生数千度的高温，此时，烧蚀层
汽化燃烧保护返回舱不因高温而烧毁。由此判断下列说法正确的是
A．它能把热辐射到宇宙空间 B．它的硬度大，飞行时不易损坏
C．它在汽化时能吸收大量的热 D．它的表面非常光滑，但不能减少舱体与空气的摩擦
【答案】C
【详解】“烧蚀层“的物质在遇到高温时会发生熔化和汽化现象，在熔化和汽化时能吸收大量的热，故可以保
证飞船温度不至于太高；故选：C。
【变式 1-3】为落实“双减”工作精神，老师给同学们布置了一道家庭小实验的作业。在塑料饮料瓶中加入酵
母粉(催化剂)和双氧水溶液进行氧气的制取和检验，下列说法正确的是
A．触摸瓶身明显发烫，说明该反应吸热
B．塑料瓶膨胀，只是因为反应产生气体
C．将带火星的木条伸入瓶内检验有氧气生成
D．加入酵母粉会使生成氧气的质量增多
【答案】C
【详解】A、触摸瓶身明显发烫，说明反应过程中有热量放出，故 A 错误；
B、在酵母粉的催化作用下，双氧水分解生成氧气和反应时有热量放出，都能使气体膨胀，故 B 错误；
C、检验氧气时，将带火星的木条伸入瓶内，若带火星的木条复燃，则证明是氧气，故 C 正确；
D、酵母粉是催化剂，在化学反应前后质量不变，只能改变反应速率，不影响生成物氧气的质量，故 D 错误。
故选 C。
【题型 2】化学反应中能量变化的实际应用
【例 2】现代社会对能源的需求量越来越大。下列发电方式中，使用了化石能源的是
A．水力发电 B．太阳能发电 C．风力发电 D．火力发电
【答案】D
【详解】A、水力发电是将水能转换为电能，没有使用化石能源，不符合题意；
B、太阳能发电是将太阳能转化为电能，没有使用化石能源，不符合题意；
C、风力发电是将风能转化为电能，没有使用化石能源，不符合题意；
D、火力发电是利用煤炭燃烧，煤属于化石能源，符合题意。
故选 D。
【变式 2-1】液氢、煤油、液氧可用作神舟飞船运载火箭的推进剂。请你回答下列问题：
(1)采用液氢(液态氢气)作为燃料，液氢变为氢气时，从微观角度解释该变化的本质是 。
(2)氢气作为新能源有很多优点，其在环保方面的主要优点是 。制取廉价氢气也是氢能源利用领域
的研究热点，有研究提出制取氢气的一种理想方法是利用太阳能分解水，该过程的能量转化是 。
(3)氢气在运输过程中也存在一定的危险，这是因为氢气具有 性，运输不当，可能发生爆炸。纯净
的氢气安静地燃烧产生 色火焰。
(4)氢气在氧气中燃烧的化学反应文字表达式 ，该反应中发生变化的是 (填微粒符号)，不变的是
(填微粒符号)。
【答案】(1)分子间的间隔变大
(2) 燃烧产物是水，无污染 太阳能转化为化学能
(3) 可燃 淡蓝色
点 燃
(4) 氢气+氧气 水 H2、O2 H、O
【详解】（1）液氢变为氢气时，分子间的间隔变大。
（2）氢气燃烧生成水，无污染；
利用太阳能分解水，过程中太阳能转化为化学能。
（3）氢气具有可燃性，不纯易发生爆炸；
纯净的氢气安静地燃烧产生淡蓝色火焰。
点燃
（4）氢气燃烧生成水，反应的文字表达式为：氢气+氧气 水；
化学变化的实质为分子分成原子，原子重新组合成新的分子，则该反应中发生变化的是氢分子和氧分子，
符号为 H2 和 O2；不变的为氢原子和氧原子，符号为 H 和 O。
【变式 2-2】北京时间 2023 年 10 月 26 日 11 时 14 分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号 F 遥十
七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约 10 分钟后，神舟十七号载人飞船与火箭成功分离，进入预
定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。液氢、煤油（含 C、H 元素）、液氧可用作神舟飞船运
载火箭的推进剂，下列说法不正确的是
A．火箭发射时仅靠空气不足以使燃料充分燃烧
B．液氢和煤油完全燃烧的反应都是化合反应
C．液氢是高能燃料且燃烧后的产物无污染
D．飞船进入轨道后主要利用太阳能维持工作
【答案】B
【详解】A、火箭发射时需要燃料大量的充分的燃烧，释放出大量的能量。空气中氧气体积分数仅为 21%，
不足以使燃料充分燃烧，所以需要液氧作为助燃剂，故 A 说法正确；
B、氢气和氧气点燃生成水，是多种物质反应生成一种物质的反应，是化合反应；煤油含有碳、氢元素，在
氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水，生成物是两种物质，不是化合反应，故 B 说法错误；
C、液氢燃烧放出大量的热，是高能燃料，燃烧后的产物是水，对环境无污染，故 C 说法正确；
D、飞船进入轨道后可利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，主要利用太阳能维持工作，故 D 说法正确；
故选：B。
【变式 2-3】我国载人航天技术跻身世界先进水平。空间站内利用太阳能电池电解水制取氧气，气体循环简
易流程如图所示。有关说法不正确的是
A．装置中太阳能可转化为化学能 B．正极产生了氧气
C．产生的氢气可循环使用 D．电解过程在装置(I)进行
【答案】D
【详解】A、电解水过程是电能转化为化学能，电能来自太阳能，此装置中太阳能可转化为化学能，故 A 说
法正确；
B、水通电时，负极产生氢气，正极产生氧气，故 B 说法正确；
C、根据流程图可知，氢气作为装置Ⅱ反应物，装置Ⅲ生成物，产生的氢气可以循环使用，故 C 说法正确；
D、根据流程图可知，电解过程在装置（Ⅲ）进行，故 D 说法错误；
故选：D。
【知识点 2】氢气
1.制备： ①药品：锌粒和稀硫酸（或稀盐酸）
②原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
③收集方法：向下排空法（密度比空气小）、排水法（难溶于水）
2.性质：可燃性、还原性
3.作为新能源
①优点：资源丰富，放热量多，无污染。
不能广泛使用的原因：制取氢气成本太高且贮存困难
②需解决问题：如何大量廉价的制取氢气； 如何安全地运输、贮存氢气。
【题型 3】氢气的制取与性质实验
【例 3】氢气作为一种清洁、高能燃料，越来越受到人们关注。某小组同学设计下图所示装置制取氢气并验
证氢气在空气里燃烧。
回答下列问题：
(1)仪器 a 的名称是 。
(2)图①中，发生反应的化学方程式是 。除采用图示方法外，还可以用 法收集氢气。
(3)点燃氢气前应先检验氢气的纯度。操作：试管中的水排尽后， ；若发出 ，表明气体不纯。
(4)如图②，在尖嘴管管口点燃纯净的氢气，上方罩一个冷而干燥的小烧杯。观察到的现象：纯净的氢气在
空气中安静燃烧， 。
【答案】(1)水槽
(2) Zn+H2SO4 =ZnSO4 +H2
向下排空气
(3) 用拇指堵住集满氢气的试管口，靠近火焰，移开拇指点火 尖锐的爆鸣声
(4)火焰为淡蓝色，罩在火焰上方的烧杯内壁上有水雾出现
【详解】（1）仪器 a 的名称是水槽；
（2）图①中，锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，发生反应的化学方程式是：Zn+H2SO4 =ZnSO4 +H2 ；
由于氢气难溶于水，可采用图中的排水法收集，由于氢气密度比空气小，可采用向下排空气法收集氢气；
（3）点燃氢气前应先检验氢气的纯度。操作：试管中的水排尽后，用拇指堵住集满氢气的试管口，靠近火
焰，移开拇指点火；若发出尖锐的爆鸣声，表明气体不纯，应继续收集，继续检验，直到响声很小为止；
（4）如图②，在尖嘴管管口点燃纯净的氢气，上方罩一个冷而干燥的小烧杯。观察到的现象：纯净的氢气
在空气中安静燃烧，火焰为淡蓝色，罩在火焰上方的烧杯内壁上有水雾出现。
【变式 3-1】下图所示仪器常用于实验室制取气体。请回答下列问题：
(1)写出仪器 D 的名称 。
(2)实验室常选用锌粒和稀硫酸制氢气，该反应的化学方程式是 ，请从图一中选择合适的仪器组合
（填序号）制取并收集氢气。
(3)A 与 B 相比，优点有 （写出一种即可）。
(4)用图二装置测量产生的氢气体积，应该 （选填“气泡刚开始冒出”或“气泡连续均匀冒出”）时收集。
【答案】(1)酒精灯
(2) Zn+H2SO4 =ZnSO4 +H2 ACF 或 BCF
(3)可以控制反应的速率
(4)气泡刚开始冒出
【详解】（1）由图可知，仪器 D 的名称为：酒精灯；
（2）锌粒和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；实验室常选用锌
粒和稀硫酸制氢气，反应为固液反应，不加热，故发生装置可选 AC 或 BC，氢气的密度比空气小，则收集
装置可选 F，故制取并收集氢气的合适仪器组合是 ACF 或 BCF；
（3）A 装置可以通过改变液体的滴加速率来控制反应的速率，故 A 与 B 相比，优点有可以控制反应的速率；
（4）图二是通过量筒中排出水的体积来确定生成氢气的体积，故用图二装置测量产生的氢气体积，应该气
泡刚开始冒出时收集。
【变式 3-2】请根据下列实验装置图，回答有关问题：
(1)写出标号仪器的名称：① ；② 。
(2)实验室用高锰酸钾固体加热制取氧气，发生装置和收集装置的组合是 (填字母，下同)，写出发生装置
内反应的化学方程式： 。
(3)实验室选用装置 C 制取氢气，反应的化学方程式为 ，与装置 B 制取氢气相比，其优点是 。
(4)模拟氢氢焰实验：按如图所示装置进行实验。
①关闭 K，通入氢气，点燃。将铁丝网放在火焰上灼烧，铁丝网只发红，不熔断。为了保证安全，点燃氢
气之前应先 ，那么收集氢气时，最好选用装置 进行收集。
②打开 K，通入氧气，火焰更明亮，铁丝熔断，说明燃烧的剧烈程度与氧气的 有关。
【答案】(1) 长颈漏斗 水槽
D
(2) AD/AF 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
(3) Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2 （合理即可） 可以控制反应的发生与停止
(4) 检验纯度 D 浓度
【详解】（1）标号①仪器的名称：长颈漏斗；标号②仪器的名称：水槽；
（2）高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的反应物是固体，反应条件是加热，属于固
体加热型，氧气密度大于空气，不易溶于水，可用向上排空气法收集或排水法收集，发生装置和收集装置
D
的组合是 AD 或 AF，反应的化学方程式是 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑；
（3）实验室选用装置 C 制取氢气，发生可以是锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为
Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2 ，在装置 C 中，固体药品放在多孔隔板上，液体药品从长颈漏斗中加入。反应开
始后，关闭开关时，试管中的气体增多，压强增大，把液体压入长颈漏斗，固体和液体分离，反应停止，
打开开关时，气体导出，试管中的气体减少，压强减小，液体和固体混合，反应进行。与装置 B 制取氢气
相比，其优点是可以控制反应的发生与停止；
（4）①关闭 K，通入氢气，点燃。将铁丝网放在火焰上灼烧，铁丝网只发红，不熔断。为了保证安全，防
止爆炸，点燃氢气之前应先检验纯度，排水法收集的气体纯度高于排空气法，收集氢气时，使用排水法收
集，最好选用装置 D 进行收集；
②氧气与空气的主要区别是氧气的浓度不同，打开 K，通入氧气，火焰更明亮，铁丝熔断，说明燃烧的剧
烈程度与氧气的浓度有关。
【变式 3-3】在中学化学创新实验调研中，某老师设计了“氢氧焰”的实验，装置如下图所示：
(1)A 瓶中硫酸铜的作用是 ；
(2)两套装置中气球的作用 ；
(3)通过玻璃活塞K1、K 2 分别有序控制氧气和氢气的流量，先后进行如下操作：
① ，将带火星的木条置于三通管口处，观察到木条复燃，将燃着的木条移开，管口处无火焰：
②关闭K1，打开K 2 ，通入氢气， ，管口处有火焰，移去燃着的木条，氢气安静地燃烧；
③把铁片放在火焰上一段时间，铁片呈红热状，打开K1，通入氧气，铁片迅速熔断被切割，由此得出的结
论是 。
【答案】(1)催化作用
(2)收集储存产生的气体
(3) 关闭 K2，打开 K1，通入氧气 将燃着的木条置于三通管口处 氧气浓度越高，燃烧越剧烈
【详解】（1）硫酸铜溶液能催化过氧化氢分解，则 A 瓶中硫酸铜溶液对过氧化氢的分解起到催化作用；
（2）两套装置在关闭活塞后，气球可以收集产生的气体，则气球的作用是收集储存产生的气体；
（3）①该实验是检验氧气，则需要关闭 K2，打开 K1，通入氧气、将带火星的木条置于三通管口处，观察
到带火星的木条复燃，说明氧气具有助燃性；
②该实验是检验氢气，则关闭 K1，打开 K2，通入氢气，将燃着的木条置于三通管口处，管口处有火焰，移
去燃着的木条，氢气安静地燃烧；
③把铁片放在火焰上一段时间，铁片呈红热状，打开 K1，通入氧气，铁片迅速熔断被切割，说明温度很高
也就是反应很剧烈，由此得出的结论是氧气浓度越高，燃烧越剧烈。
【题型 4】氢能源的优点
【例 4】能源的利用和开发：
(1)氢气作燃料的优点是：①氢气本身无毒②热值大：③氢气是可再生能源：④氢气燃烧产物是 ，没
有污染。(最清洁的燃料)
(2)氢气目前没有广泛使用的原因：①氢气的制取成本 。②氢气的储存 。
(3)氢气的实验室制法： (反应方程式)
(4)其它新能源： 、风能、地热能、潮汐能、核能、生物质能等。
【答案】(1)水
(2) 高 困难
(3)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
(4)太阳能
【详解】（1）氢气作燃料的优点是：①氢气本身无毒②热值大：③氢气是可再生能源：④氢气燃烧产物
只有水，没有任何污染，是最清洁高能的燃料；
（2）生活和生成中大量使用氢能还存一定的困难。由于氢气的制取成本高和贮存困难，作为燃料和化学电
源暂时还未能广泛应用；
（3）实验室利用锌粒和稀硫酸制取氢气，反应原理：锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，方程式为：
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 ；
（4）目前，人们正在利用和开发许多其他能源，如太阳能、风能、地热能、潮汐能呢、生物能和核能等。
【变式 4-1】如图所示，科学家提出一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系，下列说法错误的是
A．氢气作燃料的优点是燃烧热值高，产物无污染
B．在此循环中发生了反应： 2H O 通电2 2H2 +O2
C．光照条件下分解水，条件简便，原料廉价易得
D．光照条件下分解水，急待解决的问题是寻找合适的催化剂
【答案】B
【详解】A、氢气作燃料的产物是水，优点是无污染且燃烧热值高，故正确，不符合题意；
B、根据图示，循环中水分解是在光催化剂的作用下，而不是通电，故错误，符合题意；
C、光照条件下分解水，节约燃料，反应条件简便，水和光能廉价易得，故正确，不符合题意；
D、光照条件下分解水，原材料易得，但急待解决的问题是寻找合适的催化剂，故正确，不符合题意。故选
B。
【变式 4-2】如图为氢氧燃料电池的工作原理示意图。下列说法不正确的是
A．氢气是未来最理想的绿色能源
B．氢气在氧气中燃烧生成水，说明水是由氢气和氧气组成的
C．氢气燃烧生成水并放出大量的热是化学能转化为热能
D．氢能源没有被广泛使用的原因之一是制取成本高
【答案】B
【详解】A、氢气具有可燃性，燃烧生成物为水，来源广，产热量高，无污染，因此氢气是未来最理想的绿
色能源，故该项说法正确；
B、氢气在氧气中燃烧生成水，说明水是由氢元素和氧元素组成的，故该项说法错误；
C、氢气燃烧生成水并放出大量的热，是将氢气和氧气中蕴含的化学能转化为热能的过程，故该项说法正确；
D、目前氢能源没有广泛使用，原因是氢气制取成本高且贮存困难，故该项说法正确。
故选 B。
【变式 4-3】氢能是一种清洁能源，氢气的生产和使用是科学研究的重要方向。
目前制氢的方法主要有化石能源制氢和电解水制氢。由化石能源（煤、石油、天然气）制得的 H2 中含有
CO，利用液氮的低温可将 CO 液化分离，从而获得纯净的氢气。氚（氚是一种原子核中有 1 个质子和 2
个中子的原子）可用于核能发电，再利用电解水法制氢。
图 1 是化学家研究利用 ZnO 和 Fe3O4 为催化剂，在太阳光照射下实现水的高效分解获得氢气。在一定温
度下，利用 Fe﹣Mo/C 作催化剂，裂解乙醇可以制备氢气。图 2 是科研人员研究相同温度下裂解乙醇制备
氢气时，催化剂中 Mo 与 Fe 最佳质量比的实验结果，图中氢气产生速率越高，说明催化剂效果越好。
(1)下列有关氢能的说法不正确的是 。
a．氢气的燃烧产物无污染，所以氢能是一种清洁能源
b．利用太阳能发电并电解水制氢可实现二氧化碳零排放
c．现阶段氢能已经能完全替代化石能源
(2)利用液氮的低温能将 H2 与 CO 分离，说明氢气的沸点比 CO 的沸点 。
(3)氚可用于核能发电，再利用电解水法制氢。
①氚属于 元素的一种原子。
②下列示意图能表示氚原子的是 （填序号）。
(4)利用 ZnO 和 Fe3O4 为催化剂制取氢气过程如图 1 所示，该过程的能量转化形式 ；写出反应 2
的符号表达式为 ，该反应属于的基本反应类型是 。
(5)对比图 2 中的曲线，得到的实验结论是 。
【答案】(1)c
(2)低
(3) 氢/H A
(4) 太阳能转化为化学能 ZnFe2O4 Fe3O4 +ZnO+O2 分解反应
太阳能
(5)在如图所示的时间研究范围内，在相同温度下，相同时间时，裂解乙醇制备氢气所需的催化剂中 Mo：
Fe 最佳质量比是 1：9
【详解】（1）a、氢气燃烧产物只有水，氢气的燃烧产物无污染，所以氢能是一种清洁能源，不符合题意；
b、利用太阳能发电并电解水制氢，无二氧化碳生成，可以实现二氧化碳零排放，不符合题意；
c、氢气的制取成本太高，储存比较困难，所以现阶段氢能还不能替代化石能源，符合题意。
故选 c；
（2）利用液氮的低温能将 CO 液化，使 H2 与 CO 分离，从而获得纯净的氢气，说明氢气的沸点比 CO 的沸
点低；
（3）①元素是质子数相同的一类原子的总称，氚的质子数为 1，故氚属于氢元素的一种原子；
②氚是一种原子核中有 1 个质子和 2 个中子的原子，在原子中，质子数=核外电子数，故氚的核外电子数
为 1，故能表示氚原子的是 A；
（4）由图可知，该过程利用 ZnO 和 Fe3O4 为催化剂，在太阳光照射下实现水的高效分解获得氢气，故是
将太阳能转化为化学能；
反应 2 为 ZnFe2O4 在太阳能的作用下反应生成 ZnO、Fe3O4 和氧气，故该反应的符号表达式为：
ZnFe2O4 ZnO + Fe3O4 + O2 ；
太阳能
该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应；
（5）由图 2 可知，在如图所示的时间研究范围内，在相同温度下，相同时间时，裂解乙醇制备氢气所需的
催化剂中 Mo：Fe 最佳质量比是 1：9。
【知识点 3】化石燃料的利用
1.煤：① 称为“工业的粮食”（主要含碳元素，还含少量的氢、氮、氧、硫等元素）；
②煤燃烧排放的污染物：SO2、NO2（二者引起酸雨）、CO、烟尘等
③将煤隔绝空气加热，发生化学变化，得到焦炭（冶炼金属）、煤焦油（化工原料）、煤气（主要含氢气、
一氧化碳、甲烷），用作燃料；煤气泄漏，会使人中毒)
2.石油：“工业的血液”（主要含碳、氢元素）；
①炼制原理：利用石油各成分的沸点不同，通过蒸馏使之分离（此分离过程是物理变化）②石油各产品（均
为混合物）：汽油、煤油、柴油（作燃料）；沥青（筑路）；石蜡（作蜡烛）等
③汽车尾气中污染物：CO、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘
④从油井开采出来的石油叫原油，它不是产品，石油不可以直接作燃料，会浪费资源
3.天然气（主要含碳、氢元素，主要成分是甲烷），是较清洁的能源。
【题型 5】煤、石油和天然气
【例 5】能源与人类的生活和社会发展密不可分，下列物质不属于化石燃料的是
A．酒精 B．石油 C．煤 D．天然气
【答案】A
【详解】煤、石油、天然气是三大化石燃料，酒精可通过粮食发酵等制得，不属于化石燃料。
故选 A。
【变式 5-1】下列变化属于物理变化的是
A．把煤隔绝空气加强热制取焦炭 B．石油分馏出多种产品
C．把某些废弃的有机物进行发酵制甲烷 D．用酒精来制造醋酸和香精
【答案】B
【详解】A、把煤隔绝空气加强热，使煤分解成许多有用的物质，如焦炭、煤焦油、煤气等，这个过程中生
成了新物质，发生的是化学变化，不符合题意；
B、石油加热分馏，是利用石油中各成分的沸点不同，将它们分离出来，得到多种产品，这个过程中没有生
成新物质，属于物理变化，符合题意；
C、把某些废弃的有机物进行发酵制甲烷，这个过程中生成了新物质，发生的是化学变化，不符合题意；
D、用酒精来制造醋酸和香精，这个过程中生成了新物质，发生的是化学变化，不符合题意。
故选 B。
【变式 5-2】下列关于沼气、煤、石油的说法正确的是
A．煤在空气中加强热制得焦炭、煤焦油和煤气等产品
B．石油的分馏和煤的干馏都是化学变化
C．沼气的主要成分是甲烷
D．石油是一种由沸点不同的化合物组成的混合物，不加热就可以直接燃烧
【答案】C
【详解】A、煤隔绝空气加强热可制得焦炭、煤焦油和煤气等产品，故 A 说法错误；
B、石油的分馏没有生成新物质，属于物理变化，煤的干馏生成了新物质，属于化学变化，故 B 说法错误；
C、沼气的主要成分是甲烷，故 C 说法正确；
D、石油是混合物，所含有的物质沸点不同，但不加热不可以直接燃烧，故 D 说法错误。
故选：C。
【点睛】世界上最重要的三种化石燃料包括：煤、石油、天然气。我们要了解化石燃料是重要的自然资源，
并且了解化石燃料对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料，这类题目的本质是对于相关知识点的
识记并且把之前学过的知识点应用进来，比如对物理化学变化，物理化学性质的判断，混合物和纯净物的
区分等，和本次学过的化石燃料的相关知识点相结合进行答题，难度不大，需要识记。
【变式 5-3】煤的燃烧会产生大量二氧化碳和煤尘，不利于环境保护。通过煤的综合利用可获得多种产品，
用途广泛，其中煤的液化过程中得到的汽油、煤油等可以作为液体燃料。下列说法正确的是
A．煤的液化加工成汽油、煤油等液体燃料属于物理变化
B．石油分馏出汽油、柴油等多种产品的变化是化学变化
C．煤燃烧产生的 CO2、CO 和粉尘是主要空气污染物
D．煤中除了含有碳、氢元素外，还含有少量硫、氮等元素
【答案】D
【详解】A、煤的液化加工成汽油、煤油等液体燃料，有汽油等新物质生成，属于化学变化，不符合题意；
B、石油分馏出汽油、柴油等多种产品，是利用石油中各物质沸点的不同，将其分离，无新物质生成，属于
物理变化，不符合题意；
C、一氧化碳和粉尘属于空气污染物，二氧化碳是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，不符合题意；
D、煤中除了含有碳、氢元素外，还含有少量硫、氮等元素，故煤燃烧会生成二氧化硫、二氧化氮等污染物，
符合题意。
故选 D。
【知识点 4】两种绿色能源：沼气、乙醇
1.沼气的主要成分：甲烷
甲烷:CH4 （最简单的有机物，相对分子质量最小的有机物）
物理性质: 无色,无味的气体,密度比空气小,极难溶于水。
化学性质: 可燃性 CH4+2O2 CO2+2H2O（发出蓝色火焰）
沼气的主要成分也是甲烷把秸秆、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。
沼气可解决生活用燃料问题和改善环境卫生
可燃冰：埋藏于海底，可以燃烧，主要成分是甲烷水合物，储量是化石燃料总和的两倍将成为替代化石燃
料的新能源，开采时如果甲烷气体大量泄漏于大气中，造成的温室效应将比二氧化碳更严重
2.乙醇 (俗称:酒精, 化学式:C2H5OH)
化学性质: 可燃性 C2H5OH+ 3O2 2CO2+3H2O
乙醇汽油：优点（1）节约石油资源 （2）减少汽车尾气
【题型 6】甲烷的性质和用途
【例 6】LNG(液化天然气)清洁能源公交车在昆山街头随处可见。天然气的主要成分是
A．C3H8 B．CH4 C．CO D．H2
【答案】B
【详解】解：天然气的主要成分是甲烷，其化学式为 CH4。故选 B。
【变式 6-1】下列关于甲烷的说法不正确的是（ ）
A．是最简单的有机物
B．天然气是化石燃料中比较清洁的燃料
C．点燃之前一定要检验气体的纯度
4
D．甲烷中氢元素的质量分数为 ×100%
12
【答案】D
【详解】A、最简单的有机物是甲烷，说法正确，故不符合题意；
B、天然气燃烧生成二氧化碳和水，天然气是化石燃料中比较清洁的燃料，说法正确，故不符合题意；
C、甲烷具有可燃性，为防止发生爆炸，点燃之前一定要检验气体的纯度，说法正确，故不符合题意
1 4
D、甲烷中氢元素的质量分数为 100%，说法错误，故符合题意；
16
故选 D
【点睛】根据最简单的有机物是甲烷，进行分析判断；根据天然气燃烧生成二氧化碳和水，进行分析判断；
根据可燃性气体与空气混合后点燃可能发生爆炸，进行分析判断；根据化合物中元素的质量分数＝
4
100% ，进行分析判断；本题难度不大，掌握天然气的主要成分是甲烷、最简单的有机物是甲烷等正确
16
解答本题的关键。
【变式 6-2】认真阅读下列材料，回答有关问题。
2021 年 4 月 7 日，由湖南科技大学牵头，我国自主研发的“海牛Ⅱ号”在南海超 2000 米深水中，钻机成功下
钻 231 米，刷新了世界纪录。为我国海底"可燃冰"的勘探提供了装备技术支撑。可燃冰外观像冰，主要含有
甲烷水合物。一体积可燃冰可储载 100-200 倍体积的甲烷（CH4）气体，具有热值高等优点。甲烷是无色无
味的气体，密度比空气小，难溶于水。甲烷在空气中燃烧生成水和二氧化碳。如果在开采中甲烷气体大量
泄漏于大气中，将会造成严重的温室效应。目前，可燃冰的开发尚处于试验性开采阶段。
(1)甲烷由 组成。
(2)甲烷的物理性质有 （写一条即可）。
(3)除二氧化碳外，能造成温室效应的气体还有 （写一种即可）。
(4)可燃冰作燃料的优点有 。
(5)写出甲烷在空气中燃烧的文字表达式 。
【答案】(1)氢元素和碳元素
(2)甲烷是无色无味的气体，密度比空气小，难溶于水
(3)甲烷
(4)热值高
点
(5) + uuu
燃uur
甲烷 氧气 水+二氧化碳
【详解】（1）由甲烷化学式 CH4 可知，甲烷由碳、氢两种元素组成的，故填：碳元素和氢元素。
（2）物理性质是不需要发生化学变化就能体现出来的性质，例如色态味、熔沸点、密度、溶解性、挥发性
等；由题干可知，甲烷的物理性质：无色无味的气体，密度比空气小，难溶于水。
（3）由材料可知：如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中，将会造成严重的温室效应，故能造成温室效
应的气体除二氧化碳外还有甲烷，故填：甲烷。
（4）由材料可知甲烷具有热值高等优点，故填：热值高。
（5）甲烷在空气中燃烧生成水和二氧化碳，故反应的文字表达式为：甲烷+氧气 水+二氧化碳。
点燃
【变式 6-3】 可燃冰的分子结构类似于笼形，即若干个水分子将甲烷分子包裹在里面，其化学式为
CH4 nH2O，n 一般为 6-8。仅我国南海可燃冰提供的能源就够中国用 80 年以上。
(1)可燃冰属于 （填“可”或“不可”）再生能源。我国的可燃冰开采技术世界领先，开采过程中若将甲烷
大量泄露到大气中，会导致 。甲烷燃烧的化学反应方程式是 ；
(2)海底的 CH4 在 0℃、30 个大气压的条件即可生成一种可燃冰化学式为 CH4 8H2O，其中碳元素质量分数
是 。
(3)可燃冰在燃烧时将化学能转化为光能和热能，而 CH4-O2 燃料电池则是将化学能转化为 能的装置；
(4)我国于 2017 年 4 月成功开采获取可燃冰，其意义在于 。
a．促进我国能源结构的快速转型
b．有助于中国在可燃冰可采和利用领域具备一定的话语权
点燃
【答案】(1) 不可 温室效应 CH4 + 2O2 CO2+2H2O
(2)7.5%
(3)电
(4)ab
【详解】（1）可燃冰在短时间内不能从自然界得到补充，属于不可再生能源；甲烷是温室气体，若甲烷大
量泄露到大气中，会加剧温室效应的产生；甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为 CH4 + 2O2
点燃 点燃
CO2+2H2O，故填：不可；温室效应；CH4 + 2O2 CO2+2H2O；
12
（2）可燃冰中碳元素质量分数为 12 1 4 8 18 ×100%=7.5%，故填：7.5%；+ +
（3）可燃冰燃烧时能量转化形式主要是化学能转化为热能和光能，而 CH4-O2 燃料电池则是将化学能转化为
电能的装置，故填：电；
（4）a．我国于 2017 年 4 月成功开采获取可燃冰，可以促进我国能源结构的快速转型，说法正确；
b．我国的可燃冰开采技术世界领先，有助于中国在可燃冰可采和利用领域具备一定的话语权，说法正确；
故选 ab。
【题型 7】乙醇的性质和用途
【例 7】酒精是一种常见的消毒剂，但酒精也是易燃、易挥发液体，其在空气中的爆炸限度为 3%~19%（体
积分数）。下列说法不正确的是
A．使用医用酒精消毒时，应远离火源
B．在家里，最好采用擦拭医用酒精的方式对桌面、文具等物品进行消毒
C．酒精挥发时，分子间间隔不变
D．酒精蒸气与空气混合遇明火可能会爆炸
【答案】C
【详解】A、酒精是易燃、易挥发液体，使用时应该远离火源，说法正确，不符合题意；
B、酒精是一种常见的消毒剂，用酒精擦拭桌面、文具等物品可以杀菌消毒，说法正确，不符合题意；
C、酒精挥发是由液态变为气态，分子间间隔变大，说法不正确，符合题意；
D、酒精在空气中的爆炸限度为 3%~19%（体积分数），故酒精蒸气与空气混合遇明火可能会爆炸，说法正确，
不符合题意。
故选 C。
【变式 7-1】根据所学的知识，判断下列说法错误的是
A．过量饮酒有害健康，青少年正处在身体发育阶段，不宜饮酒
B．乙醇可由绿色植物的籽粒经发酵、蒸馏制得，属于可再生能源
C．乙醇燃烧一定不会产生有害气体
D．生产乙醇的车间里，所有的照明设备均需用隔离和封闭装置
【答案】C
【详解】A、各种饮用酒里都含有一定量的乙醇，青少年正处于身体发育阶段，绝对不能饮酒，故选项说法
正确；
B、乙醇俗称酒精，可通过高粱、玉米和薯类等发酵、蒸馏而得到，属于可再生能源，故选项说法正确；
C、乙醇不完全燃烧可能会生成一氧化碳气体，故选项说法不正确；
D、酒精是易燃物，生产酒精的车间里，所有的照明设备均采用隔离和封闭装置，可以防止发生爆炸，故选
项说法正确。
故选 C。
【变式 7-2】按要求回答：
(1)目前使用的燃料大多来自化石燃料。化石燃料包括天然气、煤、石油。天然气的主要成分是甲烷，甲烷
燃烧的化学方程式为 。
(2)在汽油中加入适量乙醇就得到乙醇汽油。乙醇在空气中充分燃烧的化学方程式为 。
(3)关于乙醇汽油的下列说法中不正确的是______（填序号）。
A．汽油属于可再生能源 B．乙醇汽油是一种纯净物
C．使用乙醇汽油可减少大气污染 D．使用乙醇汽油可节省石油资源
点燃
【答案】(1) CH4 +2O2 CO2 +2H2O
点燃
(2) C2H5OH+3O2 2CO2 +3H2O
(3)AB
点燃
【详解】（1）甲烷和氧气在点燃条件下生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为CH4 +2O2 CO2 +2H2O；
点燃
（2）乙醇和氧气在点燃条件下生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为C2H5OH+3O2 2CO2 +3H2O；
（3）A、汽油来源于石油，石油是经过几百万年的演变形成的，汽油是从石油中提炼出来的，属于不可再
生能源，故 A 错误；
B、乙醇汽油是在汽油中掺入一定比例的乙醇，为混合物，故 B 错误；
C、使用乙醇汽油能减少有害气体的排放，故 C 正确；
D、乙醇可以通过粮食发酵制成，使用乙醇汽油能节约石油资源，故 D 正确。
故选 AB。
【变式 7-3】乙醇俗称酒精，可以用作酒精灯、内燃机等的燃料，乙醇完全燃烧的化学方程式 ；甲烷
完全燃烧的化学方程式为 。如果氧气不足，还会生成一氧化碳，取一定质量的甲烷和 25.6g 氧气在密
闭容器中点燃，恰好完全反应，生成 agCO、bgCO2 和 18gH2O，则 a+b= 。
点燃 点燃
【答案】 C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O CH4+2O2 CO2+2H2O 15.6g
点燃
【详解】酒精完全燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为 C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O；甲烷完全燃
点燃
烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为 CH4+2O2 CO2+2H2O；
2 1 4
反应前后氢元素的质量守恒，水中氢元素质量=18g× ×100%=2g，则甲烷的质量=2g÷( ×100%)=8g12 4 ，根18 +
点燃 点燃
据质量守恒定律则有 a+b=8g+25.6g-18g=15.6g，故填：C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O；CH4+2O2
CO2+2H2O；15.6g。
【知识点 5】使用燃料对环境的影响
1.化石燃料造成空气污染：
①燃料中的杂质硫燃烧产生二氧化硫
②燃料燃烧不充分产生一氧化碳
③未燃烧的碳氢化合物、炭粒、尘粒排放到空气中形成浮尘
2.煤燃烧时会产生 SO2、NO2溶于水形成酸雨，由二氧化硫引起的酸雨称之为硫酸型酸雨。
酸雨的危害：破坏森林、腐蚀建筑物、使水体酸化影响水生生物的生长等
防止酸雨的措施：使用脱硫煤、使用清洁能源等
3.汽车用燃料的燃烧。
汽车尾气：主要含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等大气污染物。
4.新能源：氢能源、太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能
【题型 8】几种燃料使用对环境的影响
【例 8】下列关于资源、能源、环保方面的叙述正确的是
A．大力开发新能源替代化石燃料可以节约资源又可以减少污染
B．从环境保护的角度考虑，酒精是最理想的燃料
C．煤、石油、天然气是可再生的化石燃料
D．煤燃烧时放出 SO2、CO2 等污染物，会在空气中生成硫酸和碳酸等，溶于与水形成酸雨
【答案】A
【详解】A、大力开发新能源替代化石燃料可以节约资源又可以减少污染，故说法正确；
B、从环境保护的角度考虑，氢气是最理想的燃料，氢气燃烧只生成水，不会污染环境，故说法错误；
C、煤、石油、天然气均为化石燃料，在短期内得不到补充，因此是不可再生的化石燃料，故说法错误；
D、煤燃烧时放出 SO2、NO2 等污染物，会在空气中生成硫酸和硝酸等，溶于与水形成酸雨，二氧化碳不是
空气污染物，故说法错误；
故选 A。
【变式 8-1】燃料是人类社会重要的能源，下列说法不正确的是
A．煤的燃烧可能造成酸雨的原因是排放大量 CO2
B．石油炼制可得到石油气、汽油、煤油等产品
C．用氢气代替汽油做汽车燃料，可减少对空气的污染
D．酒精(C2H5OH)在空气中完全燃烧只生成二氧化碳和水
【答案】A
【详解】A、煤的燃烧可能造成酸雨的原因是排放大量 SO2，符合题意；
B、石油炼制可得到石油气、汽油、煤油等产品，不符合题意；
C、氢气燃烧生成水，用氢气代替汽油做汽车燃料，可减少对空气的污染，不符合题意；
D、酒精的化学式为 C2H5OH，含有碳、氢、氧三种元素，根据质量守恒定律，酒精在空气中完全燃烧只生
成二氧化碳和水，不符合题意。
故选 A。
【变式 8-2】能源是人类生存和发展的基础，能源及其应用成为人们日益关注的问题．
(1)化石燃料是重要的能源．常温下呈液态的常见化石燃料为 。
(2)化石燃料造福人类的同时，也对环境造成了不良影响，如煤燃烧时排放出的 （填化学式，写一
种即可）等污染物会导致酸雨。
(3)若烹调食物时观察到燃气灶的火焰呈现黄色，锅底出现黑色，则需要将灶具的进风口的阀门调
（填“大”或“小”）。
(4)合理利用燃烧和灭火的原理很重要，乘坐公共汽车时，禁止携带酒精，原因是 。
【答案】(1)石油
(2)SO2 （或NO2 ）
(3)大
(4)酒精是可燃物，有安全隐患
【详解】（1）化石燃料包括煤、石油、天然气，呈液态的是石油；
（2）煤中含有硫、氮等元素，燃烧会生成二氧化硫、二氧化氮，会造成酸雨，故填：SO2、NO2；
（3）燃气灶的火焰呈现黄色，锅底出现黑色，说明燃料发生了不完全燃烧，则需要将灶具的进风口的阀门
调大，增大空气的进入量，使反应更充分；
（4）酒精是可燃物，容易发生危险，有安全隐患。
【变式 8-3】 化学源于生活，人类生产、生活离不开化学。
(1)净化水的操作有①过滤、②蒸馏、③静置沉淀等多种，其中净化程度最高的操作是 。(填序号)
(2)实验时要处处注意安全。用完酒精灯后，必须用灯帽盖灭，其灭火原理是 。
(3)日常生活中，人们常把煤做成蜂窝状，这样做的目的是 。
(4)在日常生活中酒精(化学式为 C2H5OH)既是可用于手部消毒的物质，也是一种绿色能源，写出酒精燃烧生
成二氧化碳和水的化学方程式 。
(5)近些年厨房燃料的更新换代如图所示：
煤燃烧可能产生的污染物有 (填标号)。
A．二氧化碳 B．二氧化硫 C．一氧化碳 D．粉尘固体颗粒
【答案】(1)②
(2)隔绝氧气
(3)增大了与氧气的接触面积，使反应更充分
点燃
(4) C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O
(5)BCD
【详解】（1）过滤可除去不溶物；蒸馏能得到纯净水；静置是将大颗粒物沉淀，故净化程度最高的操作是
蒸馏；
（2）用完酒精灯后，必须用灯帽盖灭，可以隔绝氧气，达到灭火目的；
（3）把煤做成蜂窝状，增大了与氧气的接触面积，使反应更充分；
点燃
（4）酒精燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式是：C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O ；
（5）A、二氧化碳是空气中的成分，不是空气污染物，故 A 错误；
B、煤中含 S，硫燃烧生成二氧化硫，有毒，会污染空气，故 B 正确；
C、煤中含 C，碳不完全燃烧生成一氧化碳，有毒，会污染空气，故 C 正确；
D、煤燃烧过程中会产生粉尘固体颗粒物，污染空气，故 D 正确。
故选 BCD。
【题型 9】绿色能源的开发和利用
【例 9】下列不属于利用新能源的是
A． 风力发电 B． 水力发电
C． 太阳能住宅 D． 利用地热能
【答案】B
【详解】氢能、太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等都是新能源。水能是传统能源。
故选：B。
【变式 9-1】科学家已经研制出在催化剂作用下，利用太阳能产生激光使海水分解得到氢气的新技术。你认
为该技术的主要优点有：①不会产生污染②水的分解效率高③不消耗地球现有的其它能源 ④太阳能取之
不尽
A．①②③④ B．①③④ C．②③④ D．①②③
【答案】A
【详解】①氢气燃烧的产物是水，不会产生污染，①对，符合题意；
②利用太阳能产生激光使海水分解，提高水的分解效率，②对，符合题意；
③利用太阳能，不消耗地球现有的其它能源，③对，符合题意；
④太阳能取之不尽，④对，符合题意；
故选 A。
【变式 9-2】创新绿色—科技助力杭州亚运会。“使用零碳甲醇燃料”作为亚运主火炬燃料，将绿色低碳理念
融入竞赛场馆设计和运营。
(1)如图太阳能发电是将太阳能转化为 能，电解水制取的氢气(称为“绿氢”)，该反应的化学方程式
是 。
(2)从碳排放的角度看，由化石能源(煤、石油、天然气)制得的氢气被称为“灰氢”，而如图中制得的氢气被称
为“绿氢”，原因是 。
(3)图中捕捉的 CO2 来源于 (写 1 条)。
(4)工业上可以将 CO2 和氢气在一定条件下生成甲醇(CH3OH)和一种常见的液体。一定条件下，该反应在有、
无分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示。由图可知，为提高甲醇的产率，合成甲醇应选择的最佳
条件为 。
通电
【答案】(1) 电能 2H2O 2H2 +O2
(2)水中不含碳元素，则电解水制氢时产物中不含碳元素
(3)化石燃料的燃烧（合理即可）
(4)有分子筛膜、210℃
【详解】（1）太阳能发电是将太阳能转化为电能；
通电
水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，该反应的方程式为： 2H2O 2H2 +O2 ；
（2）根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，水中不含碳元素，则电解水制氢时产物中不含
碳元素，故上图中制得的氢气被称为“绿氢”；
（3）由图可知，图中捕捉的 CO2 来源于化石燃料的燃烧等；
（4）由图可知，有分子筛膜、210℃时，甲醇的产率最高，此时是最佳条件。
【变式 9-3】 杭州亚运会开幕式的主火炬以零碳甲醇(CH3OH)作为燃料，成为开幕式上的一大亮点，惊艳国
内外。
Ⅰ.甲醇的制备
甲醇易溶于水，熔点-97.8℃， 沸点 64.7℃，零碳甲醇是指从工业尾气中捕集的二氧化碳和氢气反应制成的
甲醇，甲醇燃烧排放的二氧化碳还可以再生成甲醇，实现碳循环。
(1)甲醇中碳、氢元素的质量比为 。
(2)加热条件下，二氧化碳与氢气经催化剂作用生成甲醇，微观过程如图 1 所示。
①从微观角度分析，反应前后， (填 “分子”或“原子”)的种类不变，该反应的符号表达式为 。
②加热反应后的混合液体可将甲醇与水分离。该过程中，先转化为气态的是 。
(3)研究人员使用两种催化剂，探究了影响二氧化碳与氢气制备甲醇反应效果的因素。反应效果可用甲醇的
选择性衡量，数值越大反应效果越好，结果如图 2 所示。
由上图可知，影响二氧化碳与氢气制备甲醇反应效果的因素有催化剂的种类、 。上述因素中对反
应效果影响最大的是 。
Ⅱ.甲醇的应用
(4)甲醇电池是一种利用 甲醇作为燃料的化学电池。电池工作时，甲醇与氧气反应产生水和二氧化碳，该过
程中的能量转化形式为 。
【答案】(1)3:1
D
(2) 原子 CO2 +H2 CH3OH+H2O 甲醇/CH3OH
催化剂
(3) CO2 和 H2 的比例或温度 催化剂的种类
(4)化学能转化为电能
【详解】（1）甲醇中碳、氢元素的质量比为：12:4=3:1；
（2）①由图及质量守恒定律可知，化学反应前后，原子的种类和数目不变；
由图可知，该反应为二氧化碳和氢气在催化剂和加热的条件下反应生成甲醇和水，该反应的符号表达式为：
D
CO2 +H2 CH3OH+H2O；
催化剂
②甲醇的沸点为 64.7℃，甲醇的沸点小于水的沸点，故先转化为气态的是甲醇；
（3）由上图可知，影响二氧化碳与氢气制备甲醇反应效果的因素有催化剂的种类、CO2 和 H2 的比例、温度；
由图可知，上述因素中对反应效果影响最大的是催化剂的种类。
（4）电池工作时，甲醇与氧气反应产生水和二氧化碳，该过程中的能量转化形式为化学能转化为电能。专题 7.2 燃料的合理利用和开发
题型梳理
【题型 1】 常见的吸热反应和放热反应
【题型 2】 化学反应中能量变化的实际应用
【题型 3】 氢气的制取与性质实验
【题型 4】 氢能源的优点
【题型 5】 煤、石油和天然气
【题型 6】 甲烷的性质和用途
【题型 7】 乙醇的性质和用途
【题型 8】 几种燃料使用对环境的影响
【题型 9】 绿色能源的开发和利用
举一反三
【知识点 1】化学反应中的能量变化
1.放热反应：如所有的燃烧、生石灰与水反应、镁条与盐酸（金属与酸）反应、过氧化氢的分解
2.吸热反应：如碳与二氧化碳反应，一般条件为高温或加热的反应
【题型 1】常见的吸热反应和放热反应
【例 1】下列说法不正确的是
A．在化学反应中只有燃烧才能放热
B．有的物理变化也放出热量
C．放出热量的变化都是化学反应
D．化学变化不可能吸收热量
【变式 1-1】下列关于化学反应与能量的说法中，正确的是
A．化学反应在生成新物质的同时，一定还伴随能量变化
B．凡需要点燃的化学反应都属于吸热反应
C．水与氧化钙反应后温度升高
D．人类利用的能量都是通过化学反应获得的
【变式 1-2】2023 年 6 月 4 日神舟十五号顺利返回地球，神舟十五号载人飞船返回舱的表面有一层叫做“烧
蚀层”的物质（如图所示），返回舱返回时，与大气剧烈摩擦，会在舱表面产生数千度的高温，此时，烧蚀层
汽化燃烧保护返回舱不因高温而烧毁。由此判断下列说法正确的是
A．它能把热辐射到宇宙空间 B．它的硬度大，飞行时不易损坏
C．它在汽化时能吸收大量的热 D．它的表面非常光滑，但不能减少舱体与空气的摩擦
【变式 1-3】为落实“双减”工作精神，老师给同学们布置了一道家庭小实验的作业。在塑料饮料瓶中加入酵
母粉(催化剂)和双氧水溶液进行氧气的制取和检验，下列说法正确的是
A．触摸瓶身明显发烫，说明该反应吸热
B．塑料瓶膨胀，只是因为反应产生气体
C．将带火星的木条伸入瓶内检验有氧气生成
D．加入酵母粉会使生成氧气的质量增多
【题型 2】化学反应中能量变化的实际应用
【例 2】现代社会对能源的需求量越来越大。下列发电方式中，使用了化石能源的是
A．水力发电 B．太阳能发电 C．风力发电 D．火力发电
【变式 2-1】液氢、煤油、液氧可用作神舟飞船运载火箭的推进剂。请你回答下列问题：
(1)采用液氢(液态氢气)作为燃料，液氢变为氢气时，从微观角度解释该变化的本质是 。
(2)氢气作为新能源有很多优点，其在环保方面的主要优点是 。制取廉价氢气也是氢能源利用领域
的研究热点，有研究提出制取氢气的一种理想方法是利用太阳能分解水，该过程的能量转化是 。
(3)氢气在运输过程中也存在一定的危险，这是因为氢气具有 性，运输不当，可能发生爆炸。纯净
的氢气安静地燃烧产生 色火焰。
(4)氢气在氧气中燃烧的化学反应文字表达式 ，该反应中发生变化的是 (填微粒符号)，不变的是
(填微粒符号)。
【变式 2-2】北京时间 2023 年 10 月 26 日 11 时 14 分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号 F 遥十
七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约 10 分钟后，神舟十七号载人飞船与火箭成功分离，进入预
定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。液氢、煤油（含 C、H 元素）、液氧可用作神舟飞船运
载火箭的推进剂，下列说法不正确的是
A．火箭发射时仅靠空气不足以使燃料充分燃烧
B．液氢和煤油完全燃烧的反应都是化合反应
C．液氢是高能燃料且燃烧后的产物无污染
D．飞船进入轨道后主要利用太阳能维持工作
【变式 2-3】我国载人航天技术跻身世界先进水平。空间站内利用太阳能电池电解水制取氧气，气体循环简
易流程如图所示。有关说法不正确的是
A．装置中太阳能可转化为化学能 B．正极产生了氧气
C．产生的氢气可循环使用 D．电解过程在装置(I)进行
【知识点 2】氢气
1.制备： ①药品：锌粒和稀硫酸（或稀盐酸）
②原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
③收集方法：向下排空法（密度比空气小）、排水法（难溶于水）
2.性质：可燃性、还原性
3.作为新能源
①优点：资源丰富，放热量多，无污染。
不能广泛使用的原因：制取氢气成本太高且贮存困难
②需解决问题：如何大量廉价的制取氢气； 如何安全地运输、贮存氢气。
【题型 3】氢气的制取与性质实验
【例 3】氢气作为一种清洁、高能燃料，越来越受到人们关注。某小组同学设计下图所示装置制取氢气并验
证氢气在空气里燃烧。
回答下列问题：
(1)仪器 a 的名称是 。
(2)图①中，发生反应的化学方程式是 。除采用图示方法外，还可以用 法收集氢气。
(3)点燃氢气前应先检验氢气的纯度。操作：试管中的水排尽后， ；若发出 ，表明气体不纯。
(4)如图②，在尖嘴管管口点燃纯净的氢气，上方罩一个冷而干燥的小烧杯。观察到的现象：纯净的氢气在
空气中安静燃烧， 。
【变式 3-1】下图所示仪器常用于实验室制取气体。请回答下列问题：
(1)写出仪器 D 的名称 。
(2)实验室常选用锌粒和稀硫酸制氢气，该反应的化学方程式是 ，请从图一中选择合适的仪器组合
（填序号）制取并收集氢气。
(3)A 与 B 相比，优点有 （写出一种即可）。
(4)用图二装置测量产生的氢气体积，应该 （选填“气泡刚开始冒出”或“气泡连续均匀冒出”）时收集。
【变式 3-2】请根据下列实验装置图，回答有关问题：
(1)写出标号仪器的名称：① ；② 。
(2)实验室用高锰酸钾固体加热制取氧气，发生装置和收集装置的组合是 (填字母，下同)，写出发生装置
内反应的化学方程式： 。
(3)实验室选用装置 C 制取氢气，反应的化学方程式为 ，与装置 B 制取氢气相比，其优点是 。
(4)模拟氢氢焰实验：按如图所示装置进行实验。
①关闭 K，通入氢气，点燃。将铁丝网放在火焰上灼烧，铁丝网只发红，不熔断。为了保证安全，点燃氢
气之前应先 ，那么收集氢气时，最好选用装置 进行收集。
②打开 K，通入氧气，火焰更明亮，铁丝熔断，说明燃烧的剧烈程度与氧气的 有关。
【变式 3-3】在中学化学创新实验调研中，某老师设计了“氢氧焰”的实验，装置如下图所示：
(1)A 瓶中硫酸铜的作用是 ；
(2)两套装置中气球的作用 ；
(3)通过玻璃活塞K1、K 2 分别有序控制氧气和氢气的流量，先后进行如下操作：
① ，将带火星的木条置于三通管口处，观察到木条复燃，将燃着的木条移开，管口处无火焰：
②关闭K1，打开K 2 ，通入氢气， ，管口处有火焰，移去燃着的木条，氢气安静地燃烧；
③把铁片放在火焰上一段时间，铁片呈红热状，打开K1，通入氧气，铁片迅速熔断被切割，由此得出的结
论是 。
【题型 4】氢能源的优点
【例 4】能源的利用和开发：
(1)氢气作燃料的优点是：①氢气本身无毒②热值大：③氢气是可再生能源：④氢气燃烧产物是 ，没
有污染。(最清洁的燃料)
(2)氢气目前没有广泛使用的原因：①氢气的制取成本 。②氢气的储存 。
(3)氢气的实验室制法： (反应方程式)
(4)其它新能源： 、风能、地热能、潮汐能、核能、生物质能等。
【变式 4-1】如图所示，科学家提出一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系，下列说法错误的是
A．氢气作燃料的优点是燃烧热值高，产物无污染
B 通电．在此循环中发生了反应： 2H2O 2H2 +O2
C．光照条件下分解水，条件简便，原料廉价易得
D．光照条件下分解水，急待解决的问题是寻找合适的催化剂
【变式 4-2】如图为氢氧燃料电池的工作原理示意图。下列说法不正确的是
A．氢气是未来最理想的绿色能源
B．氢气在氧气中燃烧生成水，说明水是由氢气和氧气组成的
C．氢气燃烧生成水并放出大量的热是化学能转化为热能
D．氢能源没有被广泛使用的原因之一是制取成本高
【变式 4-3】氢能是一种清洁能源，氢气的生产和使用是科学研究的重要方向。
目前制氢的方法主要有化石能源制氢和电解水制氢。由化石能源（煤、石油、天然气）制得的 H2 中含有
CO，利用液氮的低温可将 CO 液化分离，从而获得纯净的氢气。氚（氚是一种原子核中有 1 个质子和 2
个中子的原子）可用于核能发电，再利用电解水法制氢。
图 1 是化学家研究利用 ZnO 和 Fe3O4 为催化剂，在太阳光照射下实现水的高效分解获得氢气。在一定温
度下，利用 Fe﹣Mo/C 作催化剂，裂解乙醇可以制备氢气。图 2 是科研人员研究相同温度下裂解乙醇制备
氢气时，催化剂中 Mo 与 Fe 最佳质量比的实验结果，图中氢气产生速率越高，说明催化剂效果越好。
(1)下列有关氢能的说法不正确的是 。
a．氢气的燃烧产物无污染，所以氢能是一种清洁能源
b．利用太阳能发电并电解水制氢可实现二氧化碳零排放
c．现阶段氢能已经能完全替代化石能源
(2)利用液氮的低温能将 H2 与 CO 分离，说明氢气的沸点比 CO 的沸点 。
(3)氚可用于核能发电，再利用电解水法制氢。
①氚属于 元素的一种原子。
②下列示意图能表示氚原子的是 （填序号）。
(4)利用 ZnO 和 Fe3O4 为催化剂制取氢气过程如图 1 所示，该过程的能量转化形式 ；写出反应 2
的符号表达式为 ，该反应属于的基本反应类型是 。
(5)对比图 2 中的曲线，得到的实验结论是 。
【知识点 3】化石燃料的利用
1.煤：① 称为“工业的粮食”（主要含碳元素，还含少量的氢、氮、氧、硫等元素）；
②煤燃烧排放的污染物：SO2、NO2（二者引起酸雨）、CO、烟尘等
③将煤隔绝空气加热，发生化学变化，得到焦炭（冶炼金属）、煤焦油（化工原料）、煤气（主要含氢气、
一氧化碳、甲烷），用作燃料；煤气泄漏，会使人中毒)
2.石油：“工业的血液”（主要含碳、氢元素）；
①炼制原理：利用石油各成分的沸点不同，通过蒸馏使之分离（此分离过程是物理变化）②石油各产品（均
为混合物）：汽油、煤油、柴油（作燃料）；沥青（筑路）；石蜡（作蜡烛）等
③汽车尾气中污染物：CO、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘
④从油井开采出来的石油叫原油，它不是产品，石油不可以直接作燃料，会浪费资源
3.天然气（主要含碳、氢元素，主要成分是甲烷），是较清洁的能源。
【题型 5】煤、石油和天然气
【例 5】能源与人类的生活和社会发展密不可分，下列物质不属于化石燃料的是
A．酒精 B．石油 C．煤 D．天然气
【变式 5-1】下列变化属于物理变化的是
A．把煤隔绝空气加强热制取焦炭 B．石油分馏出多种产品
C．把某些废弃的有机物进行发酵制甲烷 D．用酒精来制造醋酸和香精
【变式 5-2】下列关于沼气、煤、石油的说法正确的是
A．煤在空气中加强热制得焦炭、煤焦油和煤气等产品
B．石油的分馏和煤的干馏都是化学变化
C．沼气的主要成分是甲烷
D．石油是一种由沸点不同的化合物组成的混合物，不加热就可以直接燃烧
【变式 5-3】煤的燃烧会产生大量二氧化碳和煤尘，不利于环境保护。通过煤的综合利用可获得多种产品，
用途广泛，其中煤的液化过程中得到的汽油、煤油等可以作为液体燃料。下列说法正确的是
A．煤的液化加工成汽油、煤油等液体燃料属于物理变化
B．石油分馏出汽油、柴油等多种产品的变化是化学变化
C．煤燃烧产生的 CO2、CO 和粉尘是主要空气污染物
D．煤中除了含有碳、氢元素外，还含有少量硫、氮等元素
【知识点 4】两种绿色能源：沼气、乙醇
1.沼气的主要成分：甲烷
甲烷:CH4 （最简单的有机物，相对分子质量最小的有机物）
物理性质: 无色,无味的气体,密度比空气小,极难溶于水。
化学性质: 可燃性 CH4+2O2 CO2+2H2O（发出蓝色火焰）
沼气的主要成分也是甲烷把秸秆、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。
沼气可解决生活用燃料问题和改善环境卫生
可燃冰：埋藏于海底，可以燃烧，主要成分是甲烷水合物，储量是化石燃料总和的两倍将成为替代化石燃
料的新能源，开采时如果甲烷气体大量泄漏于大气中，造成的温室效应将比二氧化碳更严重
2.乙醇 (俗称:酒精, 化学式:C2H5OH)
化学性质: 可燃性 C2H5OH+ 3O2 2CO2+3H2O
乙醇汽油：优点（1）节约石油资源 （2）减少汽车尾气
【题型 6】甲烷的性质和用途
【例 6】LNG(液化天然气)清洁能源公交车在昆山街头随处可见。天然气的主要成分是
A．C3H8 B．CH4 C．CO D．H2
【变式 6-1】下列关于甲烷的说法不正确的是（ ）
A．是最简单的有机物
B．天然气是化石燃料中比较清洁的燃料
C．点燃之前一定要检验气体的纯度
4
D．甲烷中氢元素的质量分数为 ×100%
12
【变式 6-2】认真阅读下列材料，回答有关问题。
2021 年 4 月 7 日，由湖南科技大学牵头，我国自主研发的“海牛Ⅱ号”在南海超 2000 米深水中，钻机成功下
钻 231 米，刷新了世界纪录。为我国海底"可燃冰"的勘探提供了装备技术支撑。可燃冰外观像冰，主要含有
甲烷水合物。一体积可燃冰可储载 100-200 倍体积的甲烷（CH4）气体，具有热值高等优点。甲烷是无色无
味的气体，密度比空气小，难溶于水。甲烷在空气中燃烧生成水和二氧化碳。如果在开采中甲烷气体大量
泄漏于大气中，将会造成严重的温室效应。目前，可燃冰的开发尚处于试验性开采阶段。
(1)甲烷由 组成。
(2)甲烷的物理性质有 （写一条即可）。
(3)除二氧化碳外，能造成温室效应的气体还有 （写一种即可）。
(4)可燃冰作燃料的优点有 。
(5)写出甲烷在空气中燃烧的文字表达式 。
【变式 6-3】 可燃冰的分子结构类似于笼形，即若干个水分子将甲烷分子包裹在里面，其化学式为
CH4 nH2O，n 一般为 6-8。仅我国南海可燃冰提供的能源就够中国用 80 年以上。
(1)可燃冰属于 （填“可”或“不可”）再生能源。我国的可燃冰开采技术世界领先，开采过程中若将甲烷
大量泄露到大气中，会导致 。甲烷燃烧的化学反应方程式是 ；
(2)海底的 CH4 在 0℃、30 个大气压的条件即可生成一种可燃冰化学式为 CH4 8H2O，其中碳元素质量分数
是 。
(3)可燃冰在燃烧时将化学能转化为光能和热能，而 CH4-O2 燃料电池则是将化学能转化为 能的装置；
(4)我国于 2017 年 4 月成功开采获取可燃冰，其意义在于 。
a．促进我国能源结构的快速转型
b．有助于中国在可燃冰可采和利用领域具备一定的话语权
【题型 7】乙醇的性质和用途
【例 7】酒精是一种常见的消毒剂，但酒精也是易燃、易挥发液体，其在空气中的爆炸限度为 3%~19%（体
积分数）。下列说法不正确的是
A．使用医用酒精消毒时，应远离火源
B．在家里，最好采用擦拭医用酒精的方式对桌面、文具等物品进行消毒
C．酒精挥发时，分子间间隔不变
D．酒精蒸气与空气混合遇明火可能会爆炸
【变式 7-1】根据所学的知识，判断下列说法错误的是
A．过量饮酒有害健康，青少年正处在身体发育阶段，不宜饮酒
B．乙醇可由绿色植物的籽粒经发酵、蒸馏制得，属于可再生能源
C．乙醇燃烧一定不会产生有害气体
D．生产乙醇的车间里，所有的照明设备均需用隔离和封闭装置
【变式 7-2】按要求回答：
(1)目前使用的燃料大多来自化石燃料。化石燃料包括天然气、煤、石油。天然气的主要成分是甲烷，甲烷
燃烧的化学方程式为 。
(2)在汽油中加入适量乙醇就得到乙醇汽油。乙醇在空气中充分燃烧的化学方程式为 。
(3)关于乙醇汽油的下列说法中不正确的是______（填序号）。
A．汽油属于可再生能源 B．乙醇汽油是一种纯净物
C．使用乙醇汽油可减少大气污染 D．使用乙醇汽油可节省石油资源
【变式 7-3】乙醇俗称酒精，可以用作酒精灯、内燃机等的燃料，乙醇完全燃烧的化学方程式 ；甲烷
完全燃烧的化学方程式为 。如果氧气不足，还会生成一氧化碳，取一定质量的甲烷和 25.6g 氧气在密
闭容器中点燃，恰好完全反应，生成 agCO、bgCO2 和 18gH2O，则 a+b= 。
【知识点 5】使用燃料对环境的影响
1.化石燃料造成空气污染：
①燃料中的杂质硫燃烧产生二氧化硫
②燃料燃烧不充分产生一氧化碳
③未燃烧的碳氢化合物、炭粒、尘粒排放到空气中形成浮尘
2.煤燃烧时会产生 SO2、NO2溶于水形成酸雨，由二氧化硫引起的酸雨称之为硫酸型酸雨。
酸雨的危害：破坏森林、腐蚀建筑物、使水体酸化影响水生生物的生长等
防止酸雨的措施：使用脱硫煤、使用清洁能源等
3.汽车用燃料的燃烧。
汽车尾气：主要含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等大气污染物。
4.新能源：氢能源、太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能
【题型 8】几种燃料使用对环境的影响
【例 8】下列关于资源、能源、环保方面的叙述正确的是
A．大力开发新能源替代化石燃料可以节约资源又可以减少污染
B．从环境保护的角度考虑，酒精是最理想的燃料
C．煤、石油、天然气是可再生的化石燃料
D．煤燃烧时放出 SO2、CO2 等污染物，会在空气中生成硫酸和碳酸等，溶于与水形成酸雨
【变式 8-1】燃料是人类社会重要的能源，下列说法不正确的是
A．煤的燃烧可能造成酸雨的原因是排放大量 CO2
B．石油炼制可得到石油气、汽油、煤油等产品
C．用氢气代替汽油做汽车燃料，可减少对空气的污染
D．酒精(C2H5OH)在空气中完全燃烧只生成二氧化碳和水
【变式 8-2】能源是人类生存和发展的基础，能源及其应用成为人们日益关注的问题．
(1)化石燃料是重要的能源．常温下呈液态的常见化石燃料为 。
(2)化石燃料造福人类的同时，也对环境造成了不良影响，如煤燃烧时排放出的 （填化学式，写一
种即可）等污染物会导致酸雨。
(3)若烹调食物时观察到燃气灶的火焰呈现黄色，锅底出现黑色，则需要将灶具的进风口的阀门调
（填“大”或“小”）。
(4)合理利用燃烧和灭火的原理很重要，乘坐公共汽车时，禁止携带酒精，原因是 。
【变式 8-3】 化学源于生活，人类生产、生活离不开化学。
(1)净化水的操作有①过滤、②蒸馏、③静置沉淀等多种，其中净化程度最高的操作是 。(填序号)
(2)实验时要处处注意安全。用完酒精灯后，必须用灯帽盖灭，其灭火原理是 。
(3)日常生活中，人们常把煤做成蜂窝状，这样做的目的是 。
(4)在日常生活中酒精(化学式为 C2H5OH)既是可用于手部消毒的物质，也是一种绿色能源，写出酒精燃烧生
成二氧化碳和水的化学方程式 。
(5)近些年厨房燃料的更新换代如图所示：
煤燃烧可能产生的污染物有 (填标号)。
A．二氧化碳 B．二氧化硫 C．一氧化碳 D．粉尘固体颗粒
【题型 9】绿色能源的开发和利用
【例 9】下列不属于利用新能源的是
A． 风力发电 B． 水力发电
C． 太阳能住宅 D． 利用地热能
【变式 9-1】科学家已经研制出在催化剂作用下，利用太阳能产生激光使海水分解得到氢气的新技术。你认
为该技术的主要优点有：①不会产生污染②水的分解效率高③不消耗地球现有的其它能源 ④太阳能取之
不尽
A．①②③④ B．①③④ C．②③④ D．①②③
【变式 9-2】创新绿色—科技助力杭州亚运会。“使用零碳甲醇燃料”作为亚运主火炬燃料，将绿色低碳理念
融入竞赛场馆设计和运营。
(1)如图太阳能发电是将太阳能转化为 能，电解水制取的氢气(称为“绿氢”)，该反应的化学方程式
是 。
(2)从碳排放的角度看，由化石能源(煤、石油、天然气)制得的氢气被称为“灰氢”，而如图中制得的氢气被称
为“绿氢”，原因是 。
(3)图中捕捉的 CO2 来源于 (写 1 条)。
(4)工业上可以将 CO2 和氢气在一定条件下生成甲醇(CH3OH)和一种常见的液体。一定条件下，该反应在有、
无分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示。由图可知，为提高甲醇的产率，合成甲醇应选择的最佳
条件为 。
【变式 9-3】 杭州亚运会开幕式的主火炬以零碳甲醇(CH3OH)作为燃料，成为开幕式上的一大亮点，惊艳国
内外。
Ⅰ.甲醇的制备
甲醇易溶于水，熔点-97.8℃， 沸点 64.7℃，零碳甲醇是指从工业尾气中捕集的二氧化碳和氢气反应制成的
甲醇，甲醇燃烧排放的二氧化碳还可以再生成甲醇，实现碳循环。
(1)甲醇中碳、氢元素的质量比为 。
(2)加热条件下，二氧化碳与氢气经催化剂作用生成甲醇，微观过程如图 1 所示。
①从微观角度分析，反应前后， (填 “分子”或“原子”)的种类不变，该反应的符号表达式为 。
②加热反应后的混合液体可将甲醇与水分离。该过程中，先转化为气态的是 。
(3)研究人员使用两种催化剂，探究了影响二氧化碳与氢气制备甲醇反应效果的因素。反应效果可用甲醇的
选择性衡量，数值越大反应效果越好，结果如图 2 所示。
由上图可知，影响二氧化碳与氢气制备甲醇反应效果的因素有催化剂的种类、 。上述因素中对反
应效果影响最大的是 。
Ⅱ.甲醇的应用
(4)甲醇电池是一种利用 甲醇作为燃料的化学电池。电池工作时，甲醇与氧气反应产生水和二氧化碳，该过
程中的能量转化形式为 。
