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  蜀麓耕夫者, 山野之间一散人也。朝饮一杯清茶, 夜酌二两小酒。闲来读数页诗书, 兴至诌两句心得。望日升月落, 观云卷云舒。虽在王化之内, 不在名利之中。

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【原创】我的第二课堂·课题7.3 使用燃料对环境的影响  

2011-01-16 18:21:03|  分类: 我的第二课堂 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【原创】我的第二课堂·课题7.3  使用燃料对环境的影响 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂

 

课题7.3  使用燃料对环境的影响

知识点:

1.了解化石燃料的燃烧对环境的不良影响;

2.了解几种常见的清洁燃料及其清洁的原因;

3.增强使用清洁燃料的意识,了解新能源的开发和利用;

4.了解酸雨、温室效应的危害。

课文详解:

一、燃料燃烧对空气的影响

1.煤的燃烧

由于煤中含有较高的硫元素和氮元素,燃烧时会排放出二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)等污染物,如果发生不完全燃烧,还会生成一氧化碳(CO)气体和大量烟尘,同时产生大量的二氧化碳。

二氧化硫和二氧化氮溶于水后,使雨水的酸性增强,形成酸雨。

实验向一个空集气瓶和一个充满SO2的集气瓶中各加入少量水。分别将表中所列物质放入上述两种液体中,观察现象。

加入的物质

现象

SO2加水

植物叶子或果皮

无明显变化

植物叶子或果皮变蔫

镁条或锌粒

无明显变化

镁条或锌粒上有气泡产生

大理石或石灰石

无明显变化

大理石和石灰石上有气泡产生

从上述实验可以看出,酸雨对植物、金属、建筑物有很强的破坏作用。

【原创】我的第二课堂·课题7.3  使用燃料对环境的影响 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂

        这是同一座雕像在1908年和1969年时不同的外观,仅过了六十年,雕像破坏如此明显。可见酸雨对石料的破坏何等严重。
       
我国很多文物,包括碑林、石刻、雕像,大多以大理石为材料,酸雨对其破坏特别严重。最近这几十年,我国此类文物受破坏的程度超过了以往的一千多年。

资料:1.酸雨及其危害

目前,一般把pH小于5.6的雨水称为酸雨,它包括雨、雪、雾、雹等降水过程。

一般地说,天然降水都偏酸性,pH约在6左右。这是由于大气中的CO2溶解在洁净的雨水里形成碳酸的缘故,降水的微弱酸性可以促进土壤里养分的溶解,便于植物吸收,因此是有益的。但是,当降水的酸度增大,pH小于5.6时,对生态就会产生不良影响。

酸雨的危害大致有以下几个方面:

对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织,引起肺水肿等疾病而使人致死。

引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动植物的生长。

破坏土壤、植被、森林。

腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等。

渗入地下,可能引起地下水酸化,酸化的水中铝、铜、锌、镉的含量比中性地下水中高很多倍。

酸雨是怎样形成的呢?

分析表明,酸雨中的酸度主要是由硫酸和硝酸造成的,它们占总酸度的90%以上,其余为一些弱酸。从我国的情况来看,酸雨中含硫酸一般比硝酸多,主要是硫酸型酸雨。酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理过程,目前世界各国对酸雨的形成机理还不很清楚。一般认为,酸雨是由于人为排放的二氧化硫等酸性气体进入大气后,造成局部地区大气中的二氧化硫富集,在水凝结过程中溶解于水形成亚硫酸,然后经某些污染物的催化作用及氧化剂的氧化作用生成硫酸,随雨水降下形成酸雨。形成酸雨还要有一定的环境气候条件,如湿度高、雨量大、无风,以及一定的地理因素等。

煤和石油中往往含有硫,在燃烧时,绝大部分硫转变成二氧化硫随烟气排到空中,在一定条件下形成酸雨。

我国的酸雨问题有以下特点:

酸雨分布面广,据23个省、市、自治区调查情况表明,有20个出现酸雨。

酸雨分布存在着明显的区域性,主要集中在西南、中南和华东地区,并且有从北到南逐渐加重的趋势。

不少地区的酸雨已相当严重,而且逐年加重。

酸雨的发展速度很快。

酸雨主要是由硫酸及硫酸盐引起的。

如何防治酸雨呢?

要防治酸雨的污染,最根本的途径是减少人为排放的污染物。人为排放的二氧化硫主要是由于燃烧高硫煤(煤中一般含硫的质量分数为0.3%5%)造成的,因此,研究煤炭中硫资源的综合开发与利用,是防治酸雨的有效途径。具体做法是大力进行煤炭洗选加工,综合开发煤、硫资源;对于高硫煤和低硫煤实行分产分运,合理使用;在煤炭燃烧过程中,采取排烟脱硫技术,回收二氧化硫,生产硫酸;发展脱硫煤、成型煤供民用;有计划地进行城市煤气化等。

2.温室效应的危害

地球上的病虫害增加;

海平面上升;

气候反常,海洋风暴增多;

土地干旱,沙漠化面积增大。

科学家预测:如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展,到2050年全球温度将上升24摄氏度,南北极地冰山将大幅度融化,导致海平面大大上升,一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中,其中包括几个著名的国际大城市:纽约,上海,东京和悉尼。

温室效应可使史前致命病毒威胁人类

美国科学家近日发出警告,由于全球气温上升令北极冰层溶化,被冰封十几万年的史前致命病毒可能会重见天日,导致全球陷入疫症恐慌,人类生命受到严重威胁。

纽约锡拉丘兹大学的科学家在最新一期《科学家杂志》中指出,早前他们发现一种植物病毒TOMV,由于该病毒在大气中广泛扩散,推断在北极冰层也有其踪迹。于是研究员从格陵兰抽取 4块年龄由 50014万年的冰块,结果在冰层中发现TOMV病毒。研究员指该病毒表层被坚固的蛋白质包围,因此可在逆境生存。

这项新发现令研究员相信,一系列的流行性感冒、小儿麻痹症和天花等疫症病毒可能藏在冰块深处,目前人类对这些原始病毒没有抵抗能力,当全球气温上升令冰层溶化时,这些埋藏在冰层千年或更长的病毒便可能会复活,形成疫症。科学家表示,虽然他们不知道这些病毒的生存希望,或者其再次适应地面环境的机会,但肯定不能抹煞病毒卷土重来的可能性。

2.汽车用燃料的燃烧

汽车使用的燃料主要是汽油和柴油。燃烧后产生一些物质随尾气直接排放到空气中,对空气千万污染。尾气中的主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。

汽车产生污染性气体,主要原因有:⑴ 燃料本身的问题:石油中含硫元素和氮元素,燃烧后生成二氧化硫、二氧化氮和含铅的化合物;⑵ 燃烧形式:燃料在气缸里燃烧,很不充分,会产生很多有害物质,如一氧化碳、烟尘和未燃烧的碳氢化合物等。

因此,要减少汽车燃料燃烧的危害,必须从以上两个方面下功夫。⑴ 改进发动机的燃烧方式,使汽油能充分燃烧;⑵ 使用催化剂净化装置,使有害气体转化为无害物质;⑶ 使用无铅汽车汽油,禁止含铅物质排放。⑷ 改变能源结构,开发清洁的新能源。目前,城市的一些汽车已改用压缩天然气(CNG)或液化石油气(LPG)作燃料,以减少对空气的污染。

二、使用和开发新的燃料及能源

1.乙醇

乙醇俗称酒精,化学式为C2H5OH(或C2H6O)。利用高粱、玉米和薯类等淀粉含量较高的植物种子或根茎,经发酵、蒸馏而得,因此,乙醇属于可再生能源。

乙醇可在空气中燃烧:

C2H5OH3O【原创】我的第二课堂·课题7.3  使用燃料对环境的影响 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 2CO23H2O

乙醇燃烧时,只生成二氧化碳和水,对环境的影响很小,乙醇属于一种清洁燃烧。把乙醇加到汽油中制成乙醇汽油,可节省石油资源,减少汽车尾气的污染。

2.氢气

氢气是一种无色、无味的气体,难溶于水,是所有气体中密度最小的气体。能燃烧。

2H2O2 【原创】我的第二课堂·课题7.3  使用燃料对环境的影响 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 2H2O

氢气燃烧只生成水,对环境无任何不良影响,被称之为“零污染”能源;氢气可利用水电解制得,资源广泛,氢气属于可再生资源;氢气的热值高,同质量的氢气产生的热量是汽油的三倍。所以,氢气属于最有发展前途的能源。

但氢能源的广泛使用还存在诸多技术上的问题。

目前制取氢气,一般都需要利用现成能源,无论在经济上还是能源层面上,都不划算。科学家最看重的制氢方法是利用太阳能制氢。就是寻找一种高效的催化剂加到水中,再利用太阳能将水分解;贮存氢气方面也还存在一技术问题。正因为如此,氢气作为能源暂时还不能广泛使用。随着科技的发展,氢气终将会成为主要的能源之一。

实验室中常用锌和稀硫酸反应制取氢气。

ZnH2SO4 === ZnSO4H2

由于锌是固体,稀硫酸是液体,反应在常温下进行,故实验室用固液常温型发生装置;由于氢气难溶于水,密度比空气大,故可用排水法和向下排空气法收集。(如下图所示)

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3.开发新能源

随着能源危机越来越严重,开发利用新能源越来越引起人们的重视。

目前正在开发和利用的新能源有:太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。这些新能源没有任何污染性气体的排放,不但可以充分解决化石能源面临耗尽的问题,还可以减少对环境的污染。

 

三、习题参考答案

1.⑴ A   A    D    C D    C

2.冬天用煤量增加,二氧化硫的排放量增加。可减少二氧化硫的排放,可采取的措施有:⑴ 改变能源结构,尽量少用煤,大量开发太阳能、风能、地热能等新能源;⑵ 煤炭脱硫,减少二氧化硫的排放。

3.甲烷和乙醇的燃烧产物都是二氧化碳和水,由此可以证明甲烷和乙醇中都含有碳元素和氢元素,但不能证明是否含有氧元素。

4A瓶气体是一氧化碳,B瓶气体是甲烷,C瓶气体是氢气。

有关化学方程式为:

2COO【原创】我的第二课堂·课题7.3  使用燃料对环境的影响 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 2CO2

CH42O【原创】我的第二课堂·课题7.3  使用燃料对环境的影响 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 CO22H2O

2H2【原创】我的第二课堂·课题7.3  使用燃料对环境的影响 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 2H2O

CO2Ca(OH)2 === ­CaCO3↓+H2O

5.(略)

6.氢气作为燃料,目前存在的问题是制取和贮存方面还存在很多困难。应开发高效催化剂,利用太阳能制取氢气。

 

 

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