“燃料與能源”的問題剖析與啟示

李秀芳

“燃料與能源”是初中化學較為重要的章節(jié)內(nèi)容，需要學生在掌握化學知識的前提下，拓展思維，提升問題分析能力。“燃料與能源”也具有重要的學習意義，不僅含有眾多的化學知識，同時與生活聯(lián)系緊密，對人類發(fā)展有著深遠的影響。在該部分內(nèi)容中存在四個較為重要、存在難度的問題，本文將結(jié)合相應的化學知識開展問題剖析與實例探究，提出相應的問題啟示以供讀者參考。

問題一：燃料與能源的類別辨析問題

對能源的類別辨析是該內(nèi)容的基礎(chǔ)問題，即理解何為可再生和不可再生能源。最為根本的方法是研究能源獲得的方式，判斷在自然界中是否可持續(xù)生成，是否可長久使用，最為典型的例子為可再生能源風能，不可再生能源化石燃料，前者在自然界中永久存在，而后者是億萬年形成的資源。因此辨析該問題只需分析能源的成因，以及使用的持續(xù)性。

例1 我國南海海域蘊藏著豐富的石油和天然氣資源，下列關(guān)于石油和天然氣的敘述不正確的是（ ?）。

A.天然氣是一種混合物

B.石油屬于可再生資源，因此可以大量無節(jié)制地使用

C.石油屬于化石燃料的一種，燃燒使用對環(huán)境有害

D.天然氣的主要成分為甲烷，屬于綠色氣體

問題分析 天然氣的主要成分為甲烷，同時還含有一些其他成分，故為混合物，甲烷進行燃燒反應會生成水和二氧化碳，對環(huán)境的污染小，為綠色能源，所以A和D正確。而石油屬于重要的化石燃料，開采使用后短時間內(nèi)無法從自然界得到補充，因此屬于不可再生能源，同時燃燒石油會產(chǎn)生大量具有污染性的氮氧化物和硫化物，對環(huán)境有一定的污染，所以B錯誤，C正確。

答案為B。

問題啟示 能源的類別辨析主要集中在是否可再生上，因此明確能源的來源是正確分析的基礎(chǔ)，其次也可以牢記一些典型的能源，采用歸類的方式學習。另外對于一些特殊的易混淆的能源可以區(qū)別對待，如乙醇可由農(nóng)作物發(fā)酵制得，屬于可持續(xù)獲得的能源，因此是可再生能源。

問題二：燃料燃燒的條件及滅火方法

燃料燃燒需具備一定的條件，其燃燒問題也是該內(nèi)容的核心問題之一，剖析該問題可從燃燒反應所需的條件角度進行分析。燃料燃燒的三個條件分別為：物質(zhì)具有可燃性，與氧氣或空氣相接觸，同時達到燃燒所需的最低溫度。其中條件一對于燃料而言都具備，因此只需分析后兩個條件即可。而滅火就是針對燃料燃燒的條件所采取的措施，即破壞燃燒條件。

例2 理解燃料反應的原理是利用和控制燃料燃燒的關(guān)鍵，下列關(guān)于燃燒的敘述正確的是（ ? ）。

A.燃料與氧氣相接觸都會進行燃燒反應

B.如果達到了燃料燃燒所需的最低溫度，就可以燃料起來

C.生活中將柴火架空是為了使柴火與空氣接觸的更充分，利于燃燒

D.采用口吹的方式熄滅蠟燭是因為吹風可以快速降低蠟燭的著火點

問題分析 本題目考查燃燒的三個條件，需注意的是三個條件要同時具備。A選項只滿足了燃料燃燒其中的兩個條件，故不會發(fā)生燃燒反應;B選項沒有說明與氧氣相接觸，故也不能發(fā)生燃燒反應;C選項是對燃燒原理的利用，架空有利用與氧氣相接觸，故可以助燃;D選項表達錯誤，著火點是物質(zhì)的屬性，不會輕易改變，采用口吹的方式熄滅蠟燭只是將溫度降低到了著火點以下。

答案為C。

問題啟示 在教學燃料燃燒的問題時，需要引導學生對燃燒的三個條件關(guān)系有充分的認識，即三者雖然相互獨立，但只有同時滿足才能發(fā)生燃燒反應，缺一不可。另外在教學燃燒控制時首先需要使學生充分理解“著火點”，即著火點是物質(zhì)本身所固有的屬性，一般不會因外界環(huán)境的改變而變化，因此在利用該條件進行滅火時只是改變外界的溫度。

問題三：燃料燃燒過程中的能量變化

燃料燃燒從化學角度來看發(fā)生的是燃燒反應，屬于化學反應的一種，化學反應一般都伴隨有能量的變化，那么燃料燃燒的能量又是如何變化的呢？對于上述問題首先需要明確生產(chǎn)生活中利用了燃燒的哪方面特點，以及燃燒燃料的目的所在。燃料作為能源物質(zhì)含有大量可以利用的能量，而采用燃燒的方式可以將其內(nèi)能釋放出來，轉(zhuǎn)化為熱能為人類服務。

例3 下列選項的敘述正確的是（ ?）。

①燃料燃燒過程中均伴有能量的變化，這個過程屬于化學反應

②化學反應的能量變化有吸熱和放熱兩種，故燃料燃燒也有吸熱和放熱兩種情形

③可燃物在任何條件下進行燃燒反應均會發(fā)生爆炸

④燃料燃燒的過程不僅會有能量的變化，而且有新物質(zhì)生成

A.①④ B.②③ C.①② D.②④

問題分析 燃料燃燒發(fā)生的是與氧氣進行的燃燒反應，屬于化學反應，而燃燒反應過程中會放出熱量，并有新物質(zhì)生成，故①④正確，②錯誤;可燃物在有限的空間中進行燃燒時才可能發(fā)生爆炸，但也不是絕對的，故③錯誤。

答案為A。

問題啟示 燃料燃燒雖然也屬于化學反應的過程，但實際上是一個更為具體的反應，屬于燃燒反應，因此其能量變化是確定的。教學燃料燃燒時可以列舉一些具體的粒子，如甲烷、一氧化碳等燃料，書寫具體的燃燒化學方程式，使學生認識何為燃燒反應，對其產(chǎn)生直觀的認識。同時教學中要注重對化學反應能量變化的辨析指導，培養(yǎng)學生全面分析問題的能力。

問題四：新能源的研發(fā)與應用問題

“燃料與能源”內(nèi)容另一個重要的問題是新能源的開發(fā)與應用問題，這與當下倡導可持續(xù)發(fā)展的理念是分不開的。該問題主要考查對新能源的了解，需要結(jié)合相應的化學知識來分析新能源的物質(zhì)組成及化學反應，雖然屬于創(chuàng)新性內(nèi)容，但出發(fā)點依然是基礎(chǔ)知識，分析時可首先確定新能源的物質(zhì)組成，然后分析新能源的工作原理。

例4 在深海中蘊藏著豐富的“可燃冰”，而可燃冰是一種高效環(huán)保的新能源，實際上是甲烷水合物，化學式為CH4·8H2O，遇火遇熱即燃，下列關(guān)于可燃冰的敘述不正確的是（ ? ）。

A.“可燃冰”的相對分子質(zhì)量為160

B.“可燃冰”燃燒反應的化學方程式為

CH4·8H2O+2O2△CO2+10H2O

C.“可燃冰”屬于可再生資源

D.CH4·8H2O的組成元素有三種

問題啟示 “可燃冰”的化學式為CH4·8H2O，計算后可知相對分子質(zhì)量為160，由三種元素組成，與氧氣進行燃燒反應的化學方程式為

CH4·8H2O+2O2△CO2+10H2O

故選項A、B、D正確;雖然“可燃冰”的儲量大，但依然需要億萬年才可以形成，故屬于不可再生資源，C錯誤。

答案為C。

問題啟示 新能源的研發(fā)和應用問題多出現(xiàn)一些創(chuàng)新拓展題，因此在教學該問題時需要注意開拓學生的視野，拓展學生的思維。應立足綠色環(huán)保、持續(xù)發(fā)展，引導學生對未來的能源前景進行探究，需要注意的是在探究的過程中需要以基本的化學知識和反應原理作為起點，適當?shù)亟Y(jié)合當下最為流行的新能源電池作為材料開展引導學習。

上述所探究的“燃料與能源”的四個重要問題，不僅是學生較難理解的問題，同時也是該部分內(nèi)容的重點知識，在歷年的中考中都有涉足。對于難點問題的剖析需要教師充分結(jié)合教材的基本化學知識和原理，開展引導探究、逐個突破。同時在教學中要充分調(diào)動學生已有的知識基礎(chǔ)，采用類比辨析的方式，使學生深刻認識問題之間的聯(lián)系與區(qū)別。另外在教學過程中，要立足基本問題，注重培養(yǎng)學生的分析思維和辨析能力。

（收稿日期：2018-12-10）