跨学科实践活动3 调查家用燃料的变迁与合理使用
1．人类使用的燃料经历了“柴草——煤——天然气——氢气”的变迁，体现了化学在促进人类文明发展中所起的重要作用。以下有关分析正确的是（ ）
A．柴草的主要成分是碳单质 B．煤燃烧可产生二氧化硫
C．天然气属于纯净物 D．氢气燃料现已被广泛使用
【答案】B
【解析】A、柴草的主要成分是纤维素等有机物，不是碳单质，错误；
B、煤中含有硫元素，燃烧时会产生二氧化硫，正确；
C、天然气的主要成分是甲烷，还含有其他杂质，属于混合物，错误；
D、氢气是一种清洁能源，但目前氢气的制取成本较高，储存和运输也存在一定的困难，因此氢气燃料尚未被广泛使用，错误。
故选B。
2．生活中燃料的变迁经历了“木柴→煤炭→煤气→天然气”等过程。下列说法正确的是（ ）
A．能量转化：燃料燃烧时将化学能转化为内能
B．科学态度：上述燃料均属于可再生能源，可以任意使用
C．化学观念：上述燃料均含有碳元素，完全燃烧后均能生成空气污染物二氧化碳
D．科学思维：上述燃料燃烧时均有发光、放热现象，所以有发光、放热现象的一定是燃烧
【答案】A
【解析】A、燃料发生燃烧时，发生化学变化，将燃料的化学能转化为内能，故A说法正确；
B、木柴可在短期内得到补充，属于可再生能源；煤炭、煤气、天然气在短期内不能得到补充，属于不可再生能源，不可以任意使用，要合理使用，故B说法错误；
C、上述燃料均含有碳元素，完全燃烧后均能生成二氧化碳，但是二氧化碳是空气的成分之一，不属于空气污染物，故C说法错误；
D、上述燃料燃烧时均有发光、放热现象，但是有发光、放热现象的不一定是燃烧，例如灯泡的发光发热，只是能量的转化，没有新物质生成，属于物理变化，不属于燃烧，故D说法错误；
故选：A。
3．柴、米、油、盐、酱、醋、茶，柴代表了生活中的燃料，而近代生活中的家用燃料经历了煤块→煤球→蜂窝煤→液化石油气→天然气几个阶段的变迁。下列说法正确的是（ ）
A．上述燃料涉及的物质中均主要含碳元素
B．上述燃料均属于可再生能源
C．上述燃料的变迁减少了酸雨的产生
D．为使燃烧更充分可加入更多燃料
【答案】C
【解析】A、煤主要含有碳元素，液化石油气、天然气主要成分是碳、氢化合物，说法错误；
B、煤、石油、天然气均属于不可再生能源，说法错误；
C、煤中含有硫元素，燃烧有二氧化硫生成，液化石油气和天然气经过处理后减少了硫元素，燃烧产生二氧化硫减少，上述燃料的变迁减少了酸雨的产生，说法正确；
D、为使燃烧更充分可通入足量的空气使燃料充分燃烧，说法错误；
故选：C。
4．如图展示了家用燃料的变迁，根据图片回答相关问题。
(1)“木柴燃烧时需要架空”“煤制成蜂窝状”的目的是 。
(2)液化石油气属于 （填“混合物”或“纯净物”）。
(3)分析家用燃料的变迁并预测未来燃料应具有的特点 （至少写出两点）。
【答案】(1)增大可燃物与氧气的接触面积，使燃烧更充分
(2)混合物
(3)家用燃料朝着便捷、环保、高效的方向发展，未来燃料应具备清洁、安全、热值高的特点
【解析】（1）“木柴燃烧时需要架空”，“煤制成蜂窝状”，目的是：增大可燃物与氧气的接触面积，使燃烧更充分；
（2）液化石油气是由丙烷、丁烷等混合而成，属于混合物；
（3）由图可知，家用燃料的变迁，经历了木柴、蜂窝煤、液化石油气、天然气等几个阶段，木柴使用不方便，且会产生可吸入颗粒物等污染物，蜂窝煤会产生一氧化碳、二氧化硫等污染物，液化石油气使用便捷，但是存在安全隐患，天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，属于较清洁能源，且天然气使用更为便捷，且燃料由固态变为气态，燃烧的更为充分，故家用燃料朝着便捷、环保、高效的方向发展，故未来燃料应具备清洁、安全、热值高的特点。
5．同学们调查发现，近50年我市家用燃料的使用，经历了图1所示的发展过程。
查阅资料得知：充分燃烧1 kg煤或天然气释放的热量和产生SO2的质量如图2所示。
天然气代替煤作家用燃料，除了具有便于管道运输的优点外，据图2分析还具有 的优点。人类即将进入多样化的新能源时期，请写出你所知道的一种新能源： 。
【答案】热值高（合理即可） 风能（合理即可）
【解析】由题图2可知，1 kg天然气燃烧比等质量的煤燃烧释放的热量多、产生的SO2的量少；新能源有风能、潮汐能、太阳能、地热能等。
6．我国近50年来家庭燃料变迁：煤或木柴→液化石油气或管道煤气→天然气。
(1)天然气和煤都是 (填“可再生”或“不可再生”) 能源。
(2)充分燃烧天然气和煤产生CO2和SO2其中易导致酸雨的主要气体是
(3)为防止燃气泄漏造成危险，使用天然气的家庭“将报警器安装位置确定在燃气灶附近墙壁的上方”，这是基于天然气具有 的性质。
(4)天然气燃烧的化学方程式为
(5)我国科学家正在利用和开发氢气等新能源，在一定程度上减少对环境的污染。请再列举一例可利用的新能源
【答案】(1)不可再生
(2)二氧化硫/SO2
(3)密度比空气小
(4)
(5)太阳能（合理即可）
【解析】（1）天然气和煤都是经过亿万年缓慢形成的，在短期内得不到补充，所以均属于不可再生能源；故填：不可再生
（2）易导致酸雨的主要气体是二氧化硫；故填：SO2(或二氧化硫)
（3）天然气的密度比空气小，所以为防止燃气泄漏造成危险，使用天然气的家庭“将报警器安装位置确定在燃气灶附近墙壁的上方”；故填：密度比空气小
（4）天然气的主要成分是甲烷，完全燃烧，燃烧时生成二氧化碳和水；
（5）正在利用和开发的新能源有：太阳能、氢能、太阳能、水能、风能等。故填：太阳能(合理即可)。
7．【科普阅读】
家庭燃料的变迁史
家庭燃料的变迁印证了改革开放四十年的伟大成就。从上世纪五六十年代烧柴，80年代烧蜂窝煤，90年代大多数家庭用上了罐装燃气，到现在越来越多的家庭用上了管道燃气。家庭燃料经过了一次次的变革，体现了习主席“绿水青山就是金山银山”的生态发展理念，推动形成绿色发展方式和生活方式。
材料1：木材是由碳、氢、氧、氮四种基本元素组成，此外还含有少量和微量的矿质元素。主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。木材的着火点低于煤，各种木材成分不一样，各成分的含量不一样，所以着火点也不固定，范围为200℃-290℃。
材料2：蜂窝煤是一名叫王月山的伙夫发明的，他观察到灶里的煤火燃烧不旺时、只要拿根铁棍一拔，火苗就会从拨开的洞眼窜出，火一下就旺起来了。后来，他用煤粉做煤球、煤饼时，有意在上面均匀地戳几个通孔，不仅火烧得旺，而且节省燃煤。
材料3：灌装燃气一般为液化石油气，它是石油化工的一种产品，主要成分为丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等，经加压压缩成液态灌装在钢瓶中。使用时气态液化石油气经减压器减压后送至燃具。
材料4：省城太原最早使用的管道燃气为煤气。水煤气是以煤为原料加工制得的含有可燃组分的气体，主要成分为一氧化碳和氢气。水煤气是由水蒸气和碳在高温条件下反应而获得的。“西气东输”是我国距离最长、口径最大的天然气输气管道，西起塔里木盆地的轮南，东至上海，2004年以后我省大部分地区陆续使用上了天然气。家庭天然气的使用有效改善了大气环境，提高了人民生活品质。
阅读短文，回答下列问题：
(1)从燃烧条件分析，生火时木材比煤容易点燃的原因是 。
(2)蜂窝煤相比于煤球火烧得旺，而且节省燃煤是因为 。
(3)天然气主要是由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是 。
(4)气态液化石油气加压能压缩成液态灌装在钢瓶中，其原因是 。
(5)工业上制取水煤气的化学方程式为 。写出一条家庭燃料天然气取代煤或水煤气的优点 。
(6)氢能源作为理想燃料的突出优点是资源丰富、发热量极高、无污染，但氢能源目前尚未得到广泛应用，其原因是 。
【答案】 木材的着火点低于煤 蜂窝煤与空气接触面积大，燃烧更加充分 甲烷 其原因是分子间间隔大，容易被压缩 C＋H2OCO＋H2 使用方便、安全，无污染 生产成本较大
【解析】(1)从燃烧条件分析，生火时木材比煤容易点燃的原因是：木材的着火点低于煤，各种木材成分不一样，各成分的含量不一样，所以着火点也不固定，范围为200℃-290℃；
(2)蜂窝煤相比于煤球火烧得旺，而且节省燃煤是因为：蜂窝煤与空气接触面积大，燃烧更加充分；
(3)天然气主要是由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是：甲烷；
(4)气态液化石油气加压能压缩成液态灌装在钢瓶中，其原因是分子间间隔大，容易被压缩；
(5)工业上制取水煤气的化学方程式为：C＋H2OCO＋H2。写出一条家庭燃料天然气取代煤或水煤气的优点：使用方便、安全，无污染；
(6)氢能源作为理想燃料的突出优点是资源丰富、发热量极高、无污染，但氢能源目前尚未得到广泛应用，其原因是：生产成本较大。
1．燃料的变革预示着文明的进步，人类使用燃料的大致顺序为：木柴——木炭——煤——石油——天然气。
(1)木柴：柴火灶是古代劳动人民智慧的结晶，其内部结构如图。从燃烧条件分析，通风口的作用是 ；下列关于柴火灶中烟囱的说法正确的是 (填字母)。
a.排走烟气，改善燃烧条件
b.若排烟口出现浓黑烟，则证明燃烧不充分
c.烟囱建高就可以消除污染
(2)煤：近日“围炉煮茶”成为热门休闲方式，若不开窗通风，煤燃烧时产生的CO会使人中毒，该反应的化学方程式为 。
(3)石油：家庭使用的石油气能够被压缩到钢瓶，是因为分子之间有 。
(4)天然气：随着生活条件改善，很多家庭已经使用管道天然气，天然气燃烧的化学方程式为 ，燃烧的过程若发现火焰呈现黄色，则需要 (填“调大”或“调小”)进风口。
【答案】(1) 提供氧气(或提供空气) ab/ba
(2)2C+O22CO
(3)间隔
(4) CH4+2O2CO2+2H2O 调大
【解析】（1）①从燃烧条件分析：可燃物、与氧气接触、温度达到可燃物的着火点，故通风口的作用是提供氧气（空气）；
②a、柴火灶中烟囱可以排走烟气，改善燃烧条件，说法正确；
b、可以根据若排烟口出现浓黑烟，则证明燃烧不充分，说法正确；
c、烟囱建高不会减少对空气的污染，无法消除污染，说法错误；
故选ab；
（2）煤燃烧不充分会产生一氧化碳，该反应的化学方程式为2C+O22CO；
（3）家庭使用的石油气能够被压缩到钢瓶，是因为分子之间有间隔；
（4）①天然气的主要成分是甲烷，天然气燃烧，即甲烷燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O；
②燃烧的过程发现火焰呈现黄色，这是氧气不足，燃料不充分燃烧造成的，此时需要调大进风口。
2．家用燃料的变迁反映了社会的发展，某小组同学根据所学知识对燃烧条件、家用燃料的变迁及调控、燃料燃烧的产物展开系列探究。
(1)含碳燃料不完全燃烧易产生有毒的 气体造成“煤气中毒”，使用时要注意通风透气。
(2)燃烧与人类生产、生活密切相关。下列成语的原意与燃烧不相关的是______(填字母)。
A．卧薪尝胆 B．釜底抽薪
C．火上浇油 D．煽风点火
(3)小组同学通过走访与调查了解到陕西当地燃料的变迁主要经历了木材→煤→煤气→天然气等几个阶段，并查阅几种燃料的资料如下表。
燃料 木材 煤 煤气 天然气
主要成分 碳、氢、氧等元素 碳、氢、硫、氮等元素 一氧化碳和氢气 甲烷
热值(千卡/kg) 2500~3000 5500 3800~5700 8000~90000
①根据上表可以推出用天然气代替其他燃料的原因是 。
②已知同温同压下，相同体积的任何气体中含有的分子数相同。家用燃气灶一般由灶体、进气管、进风管和电子开关等组成。为使燃气充分燃烧，将燃料由煤气换为天然气时，可对燃气灶进行的改造是 。
【答案】(1)一氧化碳/CO
(2)A
(3) 天然气燃烧热值大 进气管减小（或进风管增大）
【解析】（1）含碳燃料不完全燃烧易产生有毒的一氧化碳（CO）气体造成“煤气中毒”，使用时要注意通风透气；
（2）A、卧薪尝胆，睡觉睡在柴草上，吃饭睡觉都尝一尝苦胆，形容人刻苦自励，发奋图强，成语的原意与燃烧不相关，符合题意；
B、釜底抽薪，含义是抽去锅底下的柴火，清除了可燃物，达到灭火的目的，成语的原意与燃烧相关，不符合题意；
C、火上浇油，意思是向燃烧的物质中增加可燃物——油，可以使燃烧更旺，成语的原意与燃烧相关，不符合题意；
D、煽风点火，燃烧过程中不断地鼓入空气，使空气流通，为燃烧补充空气或氧气，从而促进燃烧，成语的原意与燃烧相关，不符合题意；
故选：A；
（3）①由表格数据可知，用天然气代替其他燃料，是因为天然气燃烧的热值大，燃烧放出大量热；
②已知同温同压下，相同体积的任何气体中含有的分子数相同。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气，一氧化碳与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳，化学方程式为：，氢气和氧气点燃生成水，化学方程式为：；甲烷与氧气完全燃烧生成水和二氧化碳，该反应的化学方程式为：，由上述反应的化学方程式可知，燃烧相同体积的煤气和天然气时，消耗氧分子的个数比是1：4，为使燃气充分燃烧，将燃料由煤气换为天然气时，可减小进气口，也可增大进风口。
3．某中学化学课外活动小组的同学们针对家庭燃料的变迁，提出相关问题，并与同学们讨论：
(1)20世纪60年代以前，我国城市家庭以“煤球”为燃料，在冬天，时有煤气中毒事件发生，其原因是 。
(2)到20世纪70年代，已用“蜂窝煤”取代了“煤球”（如图），你认为这种变化的好处是 。为了减少煤燃烧时对环境的污染，可将水蕊气通过炽热的煤层制得较洁净的水煤气（主要成分是CO和H2）。煤气厂常常在家用煤气中特意掺入少量有难闻气味的气体，其目的是 。
(3)到了80年代，液化石油气和管道煤气又取代了“蜂窝煤”。煤气中主要成分CO燃烧的化学方程式是 。
(4)到21世纪，由于“西气东输工程”使天然气成为家庭主要燃料，天然气中的主要成分燃烧的化学方程式为 。
(5)实验证明，同温同压下，相同体积的任何气体中含有的分子数相同，燃气灶由灶体、进气管、进风管和电子开关等组成，若你家要将燃烧煤气改为燃烧天然气，为使天然气充分燃烧，则更换的灶具与原来的灶具相比，构造上的最大区别是 。
(6)我国的煤炭资源丰富，液体燃料却很短缺，需要进口才能解决。通过“煤液化”技术，用煤炭和水制取甲醇（CH3OH）具有重要意义，其主要步骤：
步骤1：在高温条件下，将煤与水反应生成CO和H2混合气体，这种气体又称为合成气。
步骤2：将合成气在一定条件下反应，生成甲醇，其反应的微观过程示意图如下：
①步骤2发生的反应属于 （填基本反应类型）；
②步骤2反应的微观过程示意图中，反应物的质量比为 。
【答案】(1)煤中的碳不充分燃烧生成了有毒的一氧化碳
(2) 增大煤与氧气的接触面积，使煤充分燃烧 便于人们及时发现煤气泄漏
(3)
(4)
(5)进气管直径减小（或进风管直径增大）
(6) 化合反应 7:1
【解析】（1）冬季经常发生煤气中毒的原因可能是煤中的碳不充分燃烧生成了有毒的一氧化碳。故填：煤中的碳不充分燃烧生成了有毒的一氧化碳；
（2）“蜂窝煤”取代“煤球”增大了煤与氧气的接触面积，从而促进了煤的燃烧；煤气的主要成分一氧化碳是无色、无味的气体，一旦泄漏，人很难觉察，极易引起中毒事故，煤气厂常在家用水煤气中特意掺人少量有难闻气味的气体，便于人们及时发现煤气泄漏，避免煤气中毒的发生；故填：增大煤与氧气的接触面积，使煤充分燃烧；便于人们及时发现煤气泄漏；
（3）在点燃的条件下，一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳，化学方程式为；故填：；
（4）天然气的主要成分是甲烷，在点燃的条件下，甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水，化学方程式为；故填：；
（5）由上述反应的化学方程式可知，燃烧相同体积的煤气和天然气时，消耗氧分子的个数比是1：4，可进气管直径减小，也可将进风口直径增大；故填：进气管直径减小（或进风管直径增大）；
（6）由微观反应示意图可知，一氧化碳与氢气在一定条件下生成甲醇，化学方程式为。
①由化学方程式可知，该反应是由两种物质反应生成另一种新物质，符合“多变一”的特征，属于化合反应；故填：化合反应；
②由化学方程式可知，反应物一氧化碳与氢气的质量比为28：（2×2）＝7：1；故填：CO：H2＝7：1。
4．应用化学知识“身边的化学”——体验“家庭燃料的变迁”我国近50年来家庭燃料变迁：煤或木柴→液化石油气或管道煤气→天然气
（1）天然气和煤都是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源：天然气的主要成分是 （填化学式），写出其燃烧的化学方程 。
（2）二氧化碳能产生 效应，SO2易导致酸雨。
（3）充分燃烧天然气和煤各1kg产生CO2和SO2的质量如图所示。
【证据推理】各级政府推广“利用天然气代替煤作家庭燃料”，分析以上资料可知实施该项举措的科学依据是 。
【联系实际】为防止燃气泄漏造成危险，使用天然气的家庭“将报警器安装位置确定在燃气灶附近墙壁的上方”，这是基于天然气具有 的性质。
【反思拓展】保护生态环境是建设“人类命运共同体”的重要组成部分，我国科学家正在利用和开发H2等新能源，在一定程度上减少对环境的污染。
【答案】 不可再生 CH4 CH4+2O2CO2+2H2O 温室 可以减少SO2的排放 密度比空气小
【解析】（1）天然气和煤都是不可再生能源：天然气的主要成分是CH4，其燃烧的化学方程式CH4+2O2CO2+2H2O，故填：不可再生；CH4；CH4+2O2CO2+2H2O。
（2）二氧化碳能产生温室效应，故填：温室。
（3）相同质量天然气和煤，天然气产生二氧化硫较少，推广天然气，可以减少SO2的排放，故填：可以减少SO2的排放。
（4）天然气密度比空气小，故使用天然气的家庭“将报警器安装位置确定在燃气灶附近墙壁的上方，故填：密度比空气小。
5．【科普阅读】
家用燃料的变迁和利用
人类自从学会用火之后，燃料就成了生活的必需品之一、我国家用燃料经过多代变迁，目前经历了柴薪、煤、液化气、煤气和天然气五个阶段。生活燃料的变迁体现了中国在坚持走绿色、低碳、可持续发展的道路。
1.柴薪时代。开始于火的出现，人类用树枝、杂草等作为燃料，用其燃烧煮食、取暖等。树枝、杂草的主要成分是纤维素，其化学式为。
2.煤炭时代。17世纪之后，人类使用的燃料逐渐变为煤。煤主要含有碳元素，还含有氢、氮、硫等元素，煤燃烧后会产生大量烟尘和有害气体。
3.液化气时代。20世纪70年代中期，家用燃料变成了液化气。液化气是工业制取汽油、柴油等所得到的副产品，制取成本较高，液化气需通过加压储存在密封钢瓶中，再运输到各家各户。
4.煤气时代。20世纪80年代，管道煤气开始使用，其主要成分是一氧化碳，一氧化碳是有剧毒、无色、无味的气体，为了提醒用户煤气是否泄漏，国家规定在煤气中加入乙硫醇。
5.天然气时代。2000年左右，天然气开始使用，这是一种热值高的洁净能源。
随着世界燃料新技术的不断进步，未来将会有更多的燃料出现在我们的生活中。
阅读分析，解决问题：
(1)纤维素在空气中完全燃烧的产物有 。
(2)煤燃烧产生的有害气体有 (写一种)。
(3)液化气可以加压储存在密封钢瓶中的原因是 。
(4)请用化学方程式解释煤气可以用作家用燃料的原因： 。为了及时发现煤气泄漏，在煤气中加入乙硫醇，请你推测乙硫醇可能具有的性质是 (写一条)。
(5)结合上述材料分析，作为未来家用燃料的物质应具有的特点是 (写一条)。
【答案】(1)二氧化碳和水
(2)一氧化碳或二氧化硫或二氧化氮等（合理即可）
(3)分子间有间隔，受压后，分子间的间隔变小
(4) 有特殊气味、无毒等（合理即可）
(5)环保、安全、热值高（合理即可）
【解析】（1）纤维素的化学式为（C6H10O5）n，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变可知，纤维素在空气中完全燃烧的产物是二氧化碳和水；
（2）煤主要含有碳元素，还含有氢、氮、硫等元素，煤燃烧后会产生大量烟尘和有害气体，煤燃烧产生的有害气体有一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等；
（3）液化气可以加压成液态储存在密封钢瓶中，是因为分子间有间隔，受压后，分子间的间隔变小；
（4）煤气的主要成分是一氧化碳，一氧化碳具有可燃性，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，化学方程式为：；
煤气的主要成分是一氧化碳，一氧化碳是有剧毒、无色、无味的气体，加入乙硫醇的目的是便于提醒用户煤气是否泄漏，则乙硫醇应具有特殊气味、无毒等性质；
（5）结合上述材料分析，未来的家用燃料应具有环保、安全、热值高的特点。
1．某化学兴趣小组同学通过对小区内居民的走访调查，了解不同时代的家用燃料，分析家庭燃料迭代升级之后给生活、环境带来的变化。
项目活动一：认识燃料
家用燃料经历了如图所示的变迁过程，并将逐步向理想燃料发展。
(1)煤、石油和天然气都属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。写出甲烷燃烧的化学方程式 。
项目活动二：探究如何合理使用燃料
【任务1】认识如何使燃烧更加充分
(2)燃烧柴草时，通常要架空柴草，使其燃烧得更旺，其中的原理是 。
(3)在家庭中使用这几种燃料时，如果通风不畅，都会产生有毒的气体而使人中毒，调查中还发现有的燃气灶火焰发黄、锅底发黑。根据探究所得，他们给出调节建议，将燃气灶的进风口 （填“调大”或“调小”），从而成功解决了问题。
(4)为防止天然气泄漏造成危险，抚顺燃气公司给用户安装了燃气报警器。你认为燃气报警器应安装在灶具的 （填“上方”或“下方”）。
【任务2】理解燃料变化的意义
【查阅资料】充分燃烧煤或天然气释放的热量和产生的质量如图所示。
(5)排放到空气中溶于雨水可能会形成 。
(6)请结合生活常识和如图信息，总结家庭燃料升级成天然气之后的优点有 （写出一点即可）。
项目活动三：了解新能源
我国科学家正在利用和开发其他新能源，在一定程度上可减少对环境的影响，并实现“2060”“双碳”目标。氢气被认为是理想的能源，当前，我国氢能按如图规划发展迅速：
年限：2020～2023年→2025～2035年→2030～2050年
(7)氢能源没有被大量使用的原因是 （写出一点即可），,利用该反应制得的氢气属于 （填“灰氢”“蓝氢”或“绿氢”）。
【答案】(1) 不可再生
(2)增大与氧气接触面积
(3)调大
(4)上方
(5)酸雨
(6)单位质量的天然气燃烧比煤燃烧释放的热值高（或产生二氧化硫少，污染小）
(7) 制取成本高（或贮存困难） 灰氢
【解析】（1）化石燃料在自然界中经过亿万年形成，短期内无法恢复且随着大规模开发利用，储量越来越少总有枯竭一天的能源，属于不可再生能源；甲烷燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为；
（2）燃烧柴草时，通常要架空柴草，使其燃烧得更旺，其中的原理是增大与氧气接触面积，使燃烧更旺；
（3）调查中还发现有的燃气灶火焰发黄、锅底发黑，说明氧气不足，发生了不完全燃烧，可将燃气灶的进风口调大，增加氧气的通入量；
（4）天然气的密度小于空气，泄漏后会向房间上方聚焦，燃气报警器应安装在灶具的上方；
（5）SO2排放到空气中溶于雨水会形成亚硫酸，亚硫酸又会被氧气氧化为硫酸，形成酸雨；
（6）从图像可以发现：家庭燃料从煤升级成天然气之后单位质量的天然气燃烧比煤燃烧释放的热值高，产生二氧化硫少，污染小；
（7）氢能源没有被大量使用的原因是制取成本高（或贮存困难）；根据化学方程式可知，该反应属于煤炭气化，根据流程图可知，利用该反应制得的氢气属于灰氢。
2．某项目小组的同学准备向校报提交一份“家用燃料的变迁与合理使用”研究报告。为此，同学们从燃烧的发生与调控，家用燃料的变迁以及对未来燃料的展望等方面展开了项目化学习的探究之旅。
任务一：探究燃烧的调控
【提出问题】生活中调控燃烧的方式与原理有哪些？
【调查研究】
(1)乙组同学收集到以下几种调控燃烧的事例，请你和他们一起完成下表：
调控方式 用鼓风机给煤炉火送风 调节打火机出气阀 汽车气缸工作时柴油以雾状喷出
调控原理 增加氧气的量 调节燃料的量
(2)调查中发现小明家的燃气灶火焰发黄、锅底发黑。据探究所得他们给出建议，将燃气灶的进风口 （填“调大”或“调小”）从而成功解决了问题。
任务二：探究家用燃料的变迁
【调查研究】同学们通过走访与调查了解到当地燃料的变迁主要经历了木材→煤→煤气（天然气）等几个阶段。
【资科汇总】
燃料 调控 主要成分 热值
木材 需频繁添加木材 碳、氢、氧等元素 2500～3000大卡/kg
煤 需提前点燃，过程复杂 碳、氢、硫、氮等元素 5500大卡/kg
煤气 随用随开 一氧化碳和氢气 3800～5700大卡
天然气 随用随开 甲烷 8000～90000大卡
【交流讨论】
(3)煤主要含有碳元素，是一种 （填“可再生”或“不可再生”）能源，在家庭中使用煤炉时，由于烟囱通风不畅，会发生一氧化碳中毒，请你用化学方程式解释 。
(4)有人说在煤炉旁放一盆水即可防止一氧化碳中毒，是否正确？说明理由 。
(5)排放到空气中溶于雨水会形成 。
(6)根据上表可以推出家用煤气或天然气代替其它燃料的原因是 （至少写出两点），写出天然气燃烧的化学方程式 。
任务三：展望未来燃料
(7)通过上述探究，同学们知道了开发更清洁的可再生燃料是今后发展的方向，请你列举一例 。
【答案】(1)增大燃料与氧气的接触面积
(2)调大
(3) 不可再生
(4)不正确，一氧化碳难溶于水且不与水反应
(5)酸雨
(6) 随用随开，操作简单，热值大；产生污染物少等
(7)氢能源等（答案合理均可）
【解析】（1）相同条件下，接触面积越大，反应越充分、越剧烈，汽车气缸工作时柴油以雾状喷出，可以增大反应物的接触面积，使燃烧更充分；
（2）相同条件下，接触面积越大，反应越充分、越剧烈，小明家的燃气灶火焰发黄、锅底发黑，说明燃气不充分燃烧，需要增氧气的量，使物质充分燃烧，则将燃气灶的进风口调大；
（3）不再生能源，是指在自然界中经过亿万年形成，短期内无法恢复且随着大规模开发利用，储量越来越少总有枯竭一天的能源；煤属于不可再生能源；
碳不完全燃烧生成一氧化碳，化学方程式为：；
（4）煤炉旁放一盆水不能防止一氧化碳中毒，因为一氧化碳难溶于水，所以煤炉旁放一盆水不能吸收一氧化碳；
（5）SO2排放到空气中溶于雨水，经过化学反应生成硫酸，会形成酸雨；
（6）由表格数据可知，家用煤气或天然气可以随用随开，操作简单，热值大，燃烧放出大量热，产生的污染小，则根据上表可以推出家用煤气或天然气代替其它燃料的原因是随用随开，操作简单，热值大，污染小等；天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为：；
（7）氢气燃烧生成水，产物无污染，更清洁的可再生燃料是氢能源。
3．化学服务于生活。某兴趣小组同学对社区居民的家用燃料开展以下项目化研究。
项目一：认识燃料变迁
家用燃料经历了如图所示的变迁过程，并将逐步向理想燃料发展。
(1)煤、石油和天然气都属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。
项目二：探究燃料使用
【任务1】认识如何使燃烧更加充分
(2)燃烧柴草时，通常要架空柴草，使其燃烧得更旺，原因是 。
(3)燃料不充分燃烧不仅浪费资源，还有可能产生有害气体。管道煤气改用天然气之后，应将燃气灶的进风口 （填“调大”或“调小”），才能保证天然气完全燃烧。
(4)为防止天然气泄漏造成危险，燃气公司给用户安装了燃气报警器。你认为燃气报警器应安装在灶具的 （填“上方”或“下方”）。
【任务2】理解燃料变化的意义
查阅资料：充分燃烧1 kg煤或天然气释放的热量和产生的质量如右图所示。
(5)请结合生活常识和如图信息，总结家庭燃料升级成天然气之后的优点是 。
项目三：了解能源发展
氢气被认为是理想的能源，下图我国科学家研制的制氢与贮氢的一种方法。
(6)在循环制氢体系的总反应中起 作用，其中铁元素的化合价为 ，反应③的化学方程式为 。
【答案】(1)不可再生
(2)增大了柴草与氧气（或空气）的接触面积
(3)调大
(4)上方
(5)单位质量的天然气燃烧比煤燃烧释放的热值高，产生的污染物少
(6) 催化 +3
【解析】（1）煤、石油和天然气都属于化石燃料，化石燃料都是不可再生能源。
（2）促进燃烧的方法有两种：增大可燃物与氧气（空气）的接触面积或者增大氧气浓度。烧柴草时，通常要架空柴草，使其燃烧得更旺，原因是：增大了柴草与氧气（或空气）的接触面积。
（3）应将燃气灶的进风口调大，促进空气流通，促使燃料充分燃烧。
（4）天然气的主要成分是甲烷，密度小于空气，泄漏时会向上运动，所以燃气报警器应安装在灶具的上方。
（5）根据图象，家庭燃料升级成天然气之后的优点是：单位质量的天然气燃烧比煤燃烧释放的热量高，产生的污染物少。
（6）根据图象，ZnFe2O4在循环制氢体系中保持不变，因此起催化作用；
化合物中元素化合价之和为零，ZnFe2O4在中Zn显+2价，O显-2价，设Fe的化合价为x，则，解得x=+3，所以铁元素的化合价为+3；
根据图象，反应③是H2、Mg2Cu在一定条件下反应生成MgH2和MgCu2，化学方程式为：。
4．燃料在推动人类社会进步的过程中起了非常重要的作用。某校兴趣小组的同学对“燃料的变迁和合理使用”展开如下项目式学习活动。
(1)任务一：调查燃料的发展史
活动一：了解人类最早使用的燃料
【信息检索】
a．旧石器时代的原始人类以动物的生肉或生的植物根茎或叶片为食
b．燧人氏发明了钻木取火，被后世奉为“火祖”，结束了远古人类茹毛饮血的历史
【交流讨论】钻木可获得火种的原理是 。
活动二：建构家用燃料变迁示意图
【分析与讨论】分析未来燃料可能具有的特点是 。
(2)任务二：探究燃油汽车尾气的主要成分
【信息检索】
a．汽油是燃油汽车的主要燃料
b．汽油是石油炼制的产品，主要含有碳、氢、氧元素
【作出猜想】燃油汽车尾气的主要成分有、和 。
【实验探究】探究燃油汽车尾气主要成分的实验方案如下：
【实验结论】燃油汽车尾气的主要成分中有和。
【问题与交流】
①B装置的作用是 ，发生反应的化学方程式是 。
②D中观察到的现象是 。
(3)任务三：设计安全使用燃料行动方案
①家庭厨房中将燃气报警器安放在较高的位置，据此推测家用燃气具有的性质是 。
②为避免家用燃气泄漏后发生危险，请你提出合适的使用燃气方案 。
【答案】(1)摩擦生热，使温度达到木材的着火点 对环境的污染小（或燃料利用率高等）
(2) /水 除去混合气体中的二氧化碳 溶液变浑浊（或有白色沉淀产生）
(3) 密度比空气小 使用后及时关闭阀门（合理即可）
【解析】（1）交流讨论：
燃烧需要三个条件：可燃物、氧气（或空气）、达到燃烧所需的最低温度（也叫着火点）；钻木可获得火种的原理是摩擦生热，使温度达到木材的着火点；
分析与讨论：
未来燃料燃烧对环境是友好的，有利于可持续发展，可能具有的特点是对环境的污染小（或燃料利用率高等）；
（2）作出猜想：
汽油是石油炼制的产品，主要含有碳、氢、氧元素，根据质量守恒定律可知，汽油燃烧过程中氢元素转化为水，因此：燃油汽车尾气的主要成分有CO、CO2和H2O（或水）；
问题与交流：
①该实验目的是探究燃油汽车尾气成分，A装置是检验二氧化碳是否存在，一氧化碳是通过一氧化碳能与CuO反应生成CO2和Cu，为避免混合气体中CO2对一氧化碳的检验产生干扰，B装置的作用是除去混合气体中的二氧化碳，氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，发生反应的化学方程式是CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O。
②二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，常用澄清石灰水检验二氧化碳，D中观察到的现象是溶液变浑浊（或有白色沉淀产生）；
（3）①家庭厨房中将燃气报警器安放在较高的位置，说明燃气向较高位置集中，据此推测家用燃气具有的性质是密度比空气小；。
②为避免家用燃气泄漏后发生危险，根据燃烧的条件可知，合适的使用燃气方案：使用后及时关闭阀门，隔离可燃物。(共26张PPT)
跨学科实践活动3
调查家用燃料的变迁与合理使用
社会生产、家庭生活都要消耗能量。燃料是最重要的能量载体，是人类获得能量的重要来源。燃料的更新换代，是人类社会不断进步的重要标志之一……
任务引入
木 柴
煤 炭
天然气
活动任务
任务一：调查家用燃料的变迁
区域 使用过的家用燃料(燃料名称，使用年代) 获取方式 燃烧效率 污染程度
城区 乡镇 农村
家用燃料变迁调查表
活动任务
任务一：调查家用燃料的变迁
柴草
(纤维素)
煤
(碳)
液化石油气(丙烷：C3H8)
天然气
(CH4)
燃料 主要 成分 获取 方式 储存 方式 爆炸 极限 热值 (MJ/kg) 价格
(元/吨)
柴草 C、H、O 收集秸秆、 砍柴等 堆积 存放 / 12 /
煤 C、H、O、N、S 购买煤球、蜂窝煤 堆积 存放 / 29 700~800
液化 石油气 C3H8 购买液化石油气罐 液化石油气罐 1.5%~9.5% 36 3999
天然气 CH4 管道天然气 / 5%~15% 45~50 3924
活动任务
任务一：调查家用燃料的变迁
1. 柴草
农业废弃物
来源广、就地取材、易于收集、便宜、柴灰可以施肥
①产生大量烟尘、灰渣
②能量利用率不高
③存贮占一定空间且潮湿天气易受潮，使用不方便
来源
优点
缺点
燃料的来源、优缺点
煤
①资源丰富，存储量大
②产生的烟尘灰渣比柴草少
①易生潮；不易引燃；储存一定空间
②会产生SO2、CO等有毒气体污染空气
③不可再生能源
燃料的来源、优缺点
2. 蜂窝煤
来源
优点
缺点
石油
①洁净，燃烧不会产生粉尘污染
②燃烧热值高，使用方便
③便于挪动
①易燃易爆易产生安全事故
②易引起人体中毒
③成本高
燃料的来源、优缺点
来源
优点
缺点
3. 液化石油气
天然气
①燃烧热值高，使用方便
②污染小
①不可再生
②易燃易爆易产生安全事故
③成本高
燃料的来源、优缺点
来源
优点
缺点
4 . 天然气
经济角度
使用便捷程度
来源、储量、分布
环保角度
使用安全性
价格由低到高：
柴→煤→天然气→液化石油气
柴→煤→液化石油气、天然气
煤→柴→液化石油气→天然气
煤→柴→液化石油气→天然气
(固体→气体、液体)(都存在安全隐患)
柴→石油→煤→天然气(不可再生资源)
燃料的变迁反映了在选择家用燃料时，不仅考虑到经济因素，还更加注重环保、安全和便利性等方面的因素，追求更加全面的燃料选择。
活动思考
1. 你认为有哪些原因导致了家用燃料的变迁，这说明了什么？
未来燃料的发展趋势是向使用方便和安全、燃烧热值高、清洁无污染、可再生的方向转型。
活动思考
2. 你觉得未来燃料发展的趋势应该是什么？
(1)清洁环保，燃烧的产物是水和二氧化碳，无污染性气体；
(2)可再生资源，生产原料来源广泛；
(3)乙醇可以提高汽油的辛烷值，改善尾气质量，减少污染。
(1)热值相对较低，储存运输不便；
(2)对材料有腐蚀性，技术存在局限；
(3)原料成本高。
3. 你认为乙醇作为燃料的优势和不足分别是什么？
活动思考
优
势
不足
活动任务
任务二：如何让燃料燃烧得更充分
完全燃烧
不完全燃烧
燃气燃烧出现蓝色火焰
燃气燃烧出现黄色火焰
燃料不完全燃烧，不仅放热少，浪费能源，而且还造成环境污染
将柴草架空
将大块的柴劈碎
增大与氧气的接触面积
使燃料充分燃烧的措施和原理
1. 柴草
措
施
原
理
将煤做成蜂窝状
用扇子扇
增大与氧气的接触面积
提供充足的氧气
使燃料充分燃烧的措施和原理
2. 煤
措
施
原
理
调小出气阀门
提供充足的氧气
使燃料充分燃烧的措施和原理
措
施
原
理
3. 液化石油气
调节燃气灶的风门
调节进入氧气的量
使燃料充分燃烧的措施和原理
措
施
原
理
4 . 天然气
风门过大，空气量太多，燃气灶打不着火；
风门太小，燃气灶易产生红火和不完全燃烧
通风良好
提供充足的氧气
使燃料充分燃烧的措施和原理
措
施
原
理
5 . 酒精
增大燃料与氧气的接触面积，使燃料能够在有限空间内完全燃烧，释放足够的能量。
活动思考
1. 汽车气缸中是将汽油或柴油等喷成雾状进行燃烧，解释其原因。
活动思考
2. 请查阅资料，说明为什么柴油车排出的尾气往往含有黑烟。
柴油车尾气中含有黑烟，主要是由于柴油燃烧不充分导致的。
1. 燃料质量不佳
杂质含量高：劣质柴油中杂质和硫含量较高，这些杂质会直接影响燃烧效果，使得燃烧过程中产生更多的炭烟。
活动思考
2. 请查阅资料，说明为什么柴油车排出的尾气往往含有黑烟。
柴油车尾气中含有黑烟，主要是由于柴油燃烧不充分导致的。
2. 进气不足
空气滤清器堵塞、进气道不畅等原因导致进入气缸的空气量不足，使得柴油与空气的比例失衡，无法充分燃烧，产生黑烟。
活动思考
2. 请查阅资料，说明为什么柴油车排出的尾气往往含有黑烟。
柴油车尾气中含有黑烟，主要是由于柴油燃烧不充分导致的。
3. 急加速行驶
短时间内供油量急剧增加：在急加速或爬坡时，车辆需要大量动力，此时喷油量急剧增加，但空气供应跟不上，导致燃烧不充分并产生黑烟。
冷车启动问题：在冷车启动时，由于发动机温度较低，燃料不易蒸发和混合，也容易导致燃烧不完全。
中考链接
1. （2024·山东枣庄·中考真题）生活处处即化学，对下列生活现象解释合理的是（ ）
A．煤炉火越扇越旺—增大可燃物浓度
B．煤粉比煤块燃烧更旺—增大与氧气的接触面积
C．油锅着火放入青菜后熄灭—降低油的着火点
D．移除炉灶内木柴后灶火熄灭—隔绝空气
B
中考链接
2. （2024·四川眉山·中考真题）下列关于燃烧与灭火的说法错误的是（ ）
A．油锅着火后立即用锅盖盖灭
B．森林失火时，可将大火蔓延路线前一片树木砍掉，形成隔离带
C．做饭时，燃气灶火焰出现黄色，锅底出现黑色，可调小灶具进风口
D．燃着的酒精灯不慎碰倒，若洒出的酒精燃烧起来，应立刻用湿抹布扑灭
C
中考链接
3. （2024·山东青岛·中考真题）生活中可以通过控制条件促进或抑制化学反应。用天然气做饭，发现炉火火焰呈黄色，锅底出现黑色物质，这时需要 （填“调大”或“调小”）灶具的进风口。
调大
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THANKS跨学科实践活动3 调查家用燃料的变迁与合理使用
1．人类使用的燃料经历了“柴草——煤——天然气——氢气”的变迁，体现了化学在促进人类文明发展中所起的重要作用。以下有关分析正确的是（ ）
A．柴草的主要成分是碳单质 B．煤燃烧可产生二氧化硫
C．天然气属于纯净物 D．氢气燃料现已被广泛使用
2．生活中燃料的变迁经历了“木柴→煤炭→煤气→天然气”等过程。下列说法正确的是（ ）
A．能量转化：燃料燃烧时将化学能转化为内能
B．科学态度：上述燃料均属于可再生能源，可以任意使用
C．化学观念：上述燃料均含有碳元素，完全燃烧后均能生成空气污染物二氧化碳
D．科学思维：上述燃料燃烧时均有发光、放热现象，所以有发光、放热现象的一定是燃烧
3．柴、米、油、盐、酱、醋、茶，柴代表了生活中的燃料，而近代生活中的家用燃料经历了煤块→煤球→蜂窝煤→液化石油气→天然气几个阶段的变迁。下列说法正确的是（ ）
A．上述燃料涉及的物质中均主要含碳元素
B．上述燃料均属于可再生能源
C．上述燃料的变迁减少了酸雨的产生
D．为使燃烧更充分可加入更多燃料
4．如图展示了家用燃料的变迁，根据图片回答相关问题。
(1)“木柴燃烧时需要架空”“煤制成蜂窝状”的目的是 。
(2)液化石油气属于 （填“混合物”或“纯净物”）。
(3)分析家用燃料的变迁并预测未来燃料应具有的特点 （至少写出两点）。
5．同学们调查发现，近50年我市家用燃料的使用，经历了图1所示的发展过程。
查阅资料得知：充分燃烧1 kg煤或天然气释放的热量和产生SO2的质量如图2所示。
天然气代替煤作家用燃料，除了具有便于管道运输的优点外，据图2分析还具有 的优点。人类即将进入多样化的新能源时期，请写出你所知道的一种新能源： 。
6．我国近50年来家庭燃料变迁：煤或木柴→液化石油气或管道煤气→天然气。
(1)天然气和煤都是 (填“可再生”或“不可再生”) 能源。
(2)充分燃烧天然气和煤产生CO2和SO2其中易导致酸雨的主要气体是
(3)为防止燃气泄漏造成危险，使用天然气的家庭“将报警器安装位置确定在燃气灶附近墙壁的上方”，这是基于天然气具有 的性质。
(4)天然气燃烧的化学方程式为
(5)我国科学家正在利用和开发氢气等新能源，在一定程度上减少对环境的污染。请再列举一例可利用的新能源
7．【科普阅读】
家庭燃料的变迁史
家庭燃料的变迁印证了改革开放四十年的伟大成就。从上世纪五六十年代烧柴，80年代烧蜂窝煤，90年代大多数家庭用上了罐装燃气，到现在越来越多的家庭用上了管道燃气。家庭燃料经过了一次次的变革，体现了习主席“绿水青山就是金山银山”的生态发展理念，推动形成绿色发展方式和生活方式。
材料1：木材是由碳、氢、氧、氮四种基本元素组成，此外还含有少量和微量的矿质元素。主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。木材的着火点低于煤，各种木材成分不一样，各成分的含量不一样，所以着火点也不固定，范围为200℃-290℃。
材料2：蜂窝煤是一名叫王月山的伙夫发明的，他观察到灶里的煤火燃烧不旺时、只要拿根铁棍一拔，火苗就会从拨开的洞眼窜出，火一下就旺起来了。后来，他用煤粉做煤球、煤饼时，有意在上面均匀地戳几个通孔，不仅火烧得旺，而且节省燃煤。
材料3：灌装燃气一般为液化石油气，它是石油化工的一种产品，主要成分为丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等，经加压压缩成液态灌装在钢瓶中。使用时气态液化石油气经减压器减压后送至燃具。
材料4：省城太原最早使用的管道燃气为煤气。水煤气是以煤为原料加工制得的含有可燃组分的气体，主要成分为一氧化碳和氢气。水煤气是由水蒸气和碳在高温条件下反应而获得的。“西气东输”是我国距离最长、口径最大的天然气输气管道，西起塔里木盆地的轮南，东至上海，2004年以后我省大部分地区陆续使用上了天然气。家庭天然气的使用有效改善了大气环境，提高了人民生活品质。
阅读短文，回答下列问题：
(1)从燃烧条件分析，生火时木材比煤容易点燃的原因是 。
(2)蜂窝煤相比于煤球火烧得旺，而且节省燃煤是因为 。
(3)天然气主要是由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是 。
(4)气态液化石油气加压能压缩成液态灌装在钢瓶中，其原因是 。
(5)工业上制取水煤气的化学方程式为 。写出一条家庭燃料天然气取代煤或水煤气的优点 。
(6)氢能源作为理想燃料的突出优点是资源丰富、发热量极高、无污染，但氢能源目前尚未得到广泛应用，其原因是 。
1．燃料的变革预示着文明的进步，人类使用燃料的大致顺序为：木柴——木炭——煤——石油——天然气。
(1)木柴：柴火灶是古代劳动人民智慧的结晶，其内部结构如图。从燃烧条件分析，通风口的作用是 ；下列关于柴火灶中烟囱的说法正确的是 (填字母)。
a.排走烟气，改善燃烧条件
b.若排烟口出现浓黑烟，则证明燃烧不充分
c.烟囱建高就可以消除污染
(2)煤：近日“围炉煮茶”成为热门休闲方式，若不开窗通风，煤燃烧时产生的CO会使人中毒，该反应的化学方程式为 。
(3)石油：家庭使用的石油气能够被压缩到钢瓶，是因为分子之间有 。
(4)天然气：随着生活条件改善，很多家庭已经使用管道天然气，天然气燃烧的化学方程式为 ，燃烧的过程若发现火焰呈现黄色，则需要 (填“调大”或“调小”)进风口。
2．家用燃料的变迁反映了社会的发展，某小组同学根据所学知识对燃烧条件、家用燃料的变迁及调控、燃料燃烧的产物展开系列探究。
(1)含碳燃料不完全燃烧易产生有毒的 气体造成“煤气中毒”，使用时要注意通风透气。
(2)燃烧与人类生产、生活密切相关。下列成语的原意与燃烧不相关的是______(填字母)。
A．卧薪尝胆 B．釜底抽薪
C．火上浇油 D．煽风点火
(3)小组同学通过走访与调查了解到陕西当地燃料的变迁主要经历了木材→煤→煤气→天然气等几个阶段，并查阅几种燃料的资料如下表。
燃料 木材 煤 煤气 天然气
主要成分 碳、氢、氧等元素 碳、氢、硫、氮等元素 一氧化碳和氢气 甲烷
热值(千卡/kg) 2500~3000 5500 3800~5700 8000~90000
①根据上表可以推出用天然气代替其他燃料的原因是 。
②已知同温同压下，相同体积的任何气体中含有的分子数相同。家用燃气灶一般由灶体、进气管、进风管和电子开关等组成。为使燃气充分燃烧，将燃料由煤气换为天然气时，可对燃气灶进行的改造是 。
3．某中学化学课外活动小组的同学们针对家庭燃料的变迁，提出相关问题，并与同学们讨论：
(1)20世纪60年代以前，我国城市家庭以“煤球”为燃料，在冬天，时有煤气中毒事件发生，其原因是 。
(2)到20世纪70年代，已用“蜂窝煤”取代了“煤球”（如图），你认为这种变化的好处是 。为了减少煤燃烧时对环境的污染，可将水蕊气通过炽热的煤层制得较洁净的水煤气（主要成分是CO和H2）。煤气厂常常在家用煤气中特意掺入少量有难闻气味的气体，其目的是 。
(3)到了80年代，液化石油气和管道煤气又取代了“蜂窝煤”。煤气中主要成分CO燃烧的化学方程式是 。
(4)到21世纪，由于“西气东输工程”使天然气成为家庭主要燃料，天然气中的主要成分燃烧的化学方程式为 。
(5)实验证明，同温同压下，相同体积的任何气体中含有的分子数相同，燃气灶由灶体、进气管、进风管和电子开关等组成，若你家要将燃烧煤气改为燃烧天然气，为使天然气充分燃烧，则更换的灶具与原来的灶具相比，构造上的最大区别是 。
(6)我国的煤炭资源丰富，液体燃料却很短缺，需要进口才能解决。通过“煤液化”技术，用煤炭和水制取甲醇（CH3OH）具有重要意义，其主要步骤：
步骤1：在高温条件下，将煤与水反应生成CO和H2混合气体，这种气体又称为合成气。
步骤2：将合成气在一定条件下反应，生成甲醇，其反应的微观过程示意图如下：
①步骤2发生的反应属于 （填基本反应类型）；
②步骤2反应的微观过程示意图中，反应物的质量比为 。
4．应用化学知识“身边的化学”——体验“家庭燃料的变迁”我国近50年来家庭燃料变迁：煤或木柴→液化石油气或管道煤气→天然气
（1）天然气和煤都是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源：天然气的主要成分是 （填化学式），写出其燃烧的化学方程 。
（2）二氧化碳能产生 效应，SO2易导致酸雨。
（3）充分燃烧天然气和煤各1kg产生CO2和SO2的质量如图所示。
【证据推理】各级政府推广“利用天然气代替煤作家庭燃料”，分析以上资料可知实施该项举措的科学依据是 。
【联系实际】为防止燃气泄漏造成危险，使用天然气的家庭“将报警器安装位置确定在燃气灶附近墙壁的上方”，这是基于天然气具有 的性质。
【反思拓展】保护生态环境是建设“人类命运共同体”的重要组成部分，我国科学家正在利用和开发H2等新能源，在一定程度上减少对环境的污染。
5．【科普阅读】
家用燃料的变迁和利用
人类自从学会用火之后，燃料就成了生活的必需品之一、我国家用燃料经过多代变迁，目前经历了柴薪、煤、液化气、煤气和天然气五个阶段。生活燃料的变迁体现了中国在坚持走绿色、低碳、可持续发展的道路。
1.柴薪时代。开始于火的出现，人类用树枝、杂草等作为燃料，用其燃烧煮食、取暖等。树枝、杂草的主要成分是纤维素，其化学式为。
2.煤炭时代。17世纪之后，人类使用的燃料逐渐变为煤。煤主要含有碳元素，还含有氢、氮、硫等元素，煤燃烧后会产生大量烟尘和有害气体。
3.液化气时代。20世纪70年代中期，家用燃料变成了液化气。液化气是工业制取汽油、柴油等所得到的副产品，制取成本较高，液化气需通过加压储存在密封钢瓶中，再运输到各家各户。
4.煤气时代。20世纪80年代，管道煤气开始使用，其主要成分是一氧化碳，一氧化碳是有剧毒、无色、无味的气体，为了提醒用户煤气是否泄漏，国家规定在煤气中加入乙硫醇。
5.天然气时代。2000年左右，天然气开始使用，这是一种热值高的洁净能源。
随着世界燃料新技术的不断进步，未来将会有更多的燃料出现在我们的生活中。
阅读分析，解决问题：
(1)纤维素在空气中完全燃烧的产物有 。
(2)煤燃烧产生的有害气体有 (写一种)。
(3)液化气可以加压储存在密封钢瓶中的原因是 。
(4)请用化学方程式解释煤气可以用作家用燃料的原因： 。为了及时发现煤气泄漏，在煤气中加入乙硫醇，请你推测乙硫醇可能具有的性质是 (写一条)。
(5)结合上述材料分析，作为未来家用燃料的物质应具有的特点是 (写一条)。
1．某化学兴趣小组同学通过对小区内居民的走访调查，了解不同时代的家用燃料，分析家庭燃料迭代升级之后给生活、环境带来的变化。
项目活动一：认识燃料
家用燃料经历了如图所示的变迁过程，并将逐步向理想燃料发展。
(1)煤、石油和天然气都属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。写出甲烷燃烧的化学方程式 。
项目活动二：探究如何合理使用燃料
【任务1】认识如何使燃烧更加充分
(2)燃烧柴草时，通常要架空柴草，使其燃烧得更旺，其中的原理是 。
(3)在家庭中使用这几种燃料时，如果通风不畅，都会产生有毒的气体而使人中毒，调查中还发现有的燃气灶火焰发黄、锅底发黑。根据探究所得，他们给出调节建议，将燃气灶的进风口 （填“调大”或“调小”），从而成功解决了问题。
(4)为防止天然气泄漏造成危险，抚顺燃气公司给用户安装了燃气报警器。你认为燃气报警器应安装在灶具的 （填“上方”或“下方”）。
【任务2】理解燃料变化的意义
【查阅资料】充分燃烧煤或天然气释放的热量和产生的质量如图所示。
(5)排放到空气中溶于雨水可能会形成 。
(6)请结合生活常识和如图信息，总结家庭燃料升级成天然气之后的优点有 （写出一点即可）。
项目活动三：了解新能源
我国科学家正在利用和开发其他新能源，在一定程度上可减少对环境的影响，并实现“2060”“双碳”目标。氢气被认为是理想的能源，当前，我国氢能按如图规划发展迅速：
年限：2020～2023年→2025～2035年→2030～2050年
(7)氢能源没有被大量使用的原因是 （写出一点即可），,利用该反应制得的氢气属于 （填“灰氢”“蓝氢”或“绿氢”）。
2．某项目小组的同学准备向校报提交一份“家用燃料的变迁与合理使用”研究报告。为此，同学们从燃烧的发生与调控，家用燃料的变迁以及对未来燃料的展望等方面展开了项目化学习的探究之旅。
任务一：探究燃烧的调控
【提出问题】生活中调控燃烧的方式与原理有哪些？
【调查研究】
(1)乙组同学收集到以下几种调控燃烧的事例，请你和他们一起完成下表：
调控方式 用鼓风机给煤炉火送风 调节打火机出气阀 汽车气缸工作时柴油以雾状喷出
调控原理 增加氧气的量 调节燃料的量
(2)调查中发现小明家的燃气灶火焰发黄、锅底发黑。据探究所得他们给出建议，将燃气灶的进风口 （填“调大”或“调小”）从而成功解决了问题。
任务二：探究家用燃料的变迁
【调查研究】同学们通过走访与调查了解到当地燃料的变迁主要经历了木材→煤→煤气（天然气）等几个阶段。
【资科汇总】
燃料 调控 主要成分 热值
木材 需频繁添加木材 碳、氢、氧等元素 2500～3000大卡/kg
煤 需提前点燃，过程复杂 碳、氢、硫、氮等元素 5500大卡/kg
煤气 随用随开 一氧化碳和氢气 3800～5700大卡
天然气 随用随开 甲烷 8000～90000大卡
【交流讨论】
(3)煤主要含有碳元素，是一种 （填“可再生”或“不可再生”）能源，在家庭中使用煤炉时，由于烟囱通风不畅，会发生一氧化碳中毒，请你用化学方程式解释 。
(4)有人说在煤炉旁放一盆水即可防止一氧化碳中毒，是否正确？说明理由 。
(5)排放到空气中溶于雨水会形成 。
(6)根据上表可以推出家用煤气或天然气代替其它燃料的原因是 （至少写出两点），写出天然气燃烧的化学方程式 。
任务三：展望未来燃料
(7)通过上述探究，同学们知道了开发更清洁的可再生燃料是今后发展的方向，请你列举一例 。
3．化学服务于生活。某兴趣小组同学对社区居民的家用燃料开展以下项目化研究。
项目一：认识燃料变迁
家用燃料经历了如图所示的变迁过程，并将逐步向理想燃料发展。
(1)煤、石油和天然气都属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。
项目二：探究燃料使用
【任务1】认识如何使燃烧更加充分
(2)燃烧柴草时，通常要架空柴草，使其燃烧得更旺，原因是 。
(3)燃料不充分燃烧不仅浪费资源，还有可能产生有害气体。管道煤气改用天然气之后，应将燃气灶的进风口 （填“调大”或“调小”），才能保证天然气完全燃烧。
(4)为防止天然气泄漏造成危险，燃气公司给用户安装了燃气报警器。你认为燃气报警器应安装在灶具的 （填“上方”或“下方”）。
【任务2】理解燃料变化的意义
查阅资料：充分燃烧1 kg煤或天然气释放的热量和产生的质量如右图所示。
(5)请结合生活常识和如图信息，总结家庭燃料升级成天然气之后的优点是 。
项目三：了解能源发展
氢气被认为是理想的能源，下图我国科学家研制的制氢与贮氢的一种方法。
(6)在循环制氢体系的总反应中起 作用，其中铁元素的化合价为 ，反应③的化学方程式为 。
4．燃料在推动人类社会进步的过程中起了非常重要的作用。某校兴趣小组的同学对“燃料的变迁和合理使用”展开如下项目式学习活动。
(1)任务一：调查燃料的发展史
活动一：了解人类最早使用的燃料
【信息检索】
a．旧石器时代的原始人类以动物的生肉或生的植物根茎或叶片为食
b．燧人氏发明了钻木取火，被后世奉为“火祖”，结束了远古人类茹毛饮血的历史
【交流讨论】钻木可获得火种的原理是 。
活动二：建构家用燃料变迁示意图
【分析与讨论】分析未来燃料可能具有的特点是 。
(2)任务二：探究燃油汽车尾气的主要成分
【信息检索】
a．汽油是燃油汽车的主要燃料
b．汽油是石油炼制的产品，主要含有碳、氢、氧元素
【作出猜想】燃油汽车尾气的主要成分有、和 。
【实验探究】探究燃油汽车尾气主要成分的实验方案如下：
【实验结论】燃油汽车尾气的主要成分中有和。
【问题与交流】
①B装置的作用是 ，发生反应的化学方程式是 。
②D中观察到的现象是 。
(3)任务三：设计安全使用燃料行动方案
①家庭厨房中将燃气报警器安放在较高的位置，据此推测家用燃气具有的性质是 。
②为避免家用燃气泄漏后发生危险，请你提出合适的使用燃气方案 。
