“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(xué)較為重要的章節(jié)內(nèi)容，需要學(xué)生在掌握化學(xué)知識的前提下，拓展思維，提升問題分析能力?！叭剂吓c能源”也具有重要的學(xué)習(xí)意義，不僅含有眾多的化學(xué)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(yīng)的化學(xué)知識開展問題剖析與實例探究，提出相應(yīng)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(fēng)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(yīng)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(xué)習(xí)。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(yīng)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(yīng)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(yīng)

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(fēng)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(yīng);B選項沒有說明與氧氣相接觸，故也不能發(fā)生燃燒反應(yīng);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(xué)燃料燃燒的問題時，需要引導(dǎo)學(xué)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(yīng)，缺一不可。另外在教學(xué)燃燒控制時首先需要使學(xué)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(xué)角度來看發(fā)生的是燃燒反應(yīng)，屬于化學(xué)反應(yīng)的一種，化學(xué)反應(yīng)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(wù)。

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(xué)反應(yīng)

②化學(xué)反應(yīng)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(yīng)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(yīng)，屬于化學(xué)反應(yīng)，而燃燒反應(yīng)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(xué)反應(yīng)的過程，但實際上是一個更為具體的反應(yīng)，屬于燃燒反應(yīng)，因此其能量變化是確定的。教學(xué)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(xué)方程式，使學(xué)生認識何為燃燒反應(yīng)，對其產(chǎn)生直觀的認識。同時教學(xué)中要注重對化學(xué)反應(yīng)能量變化的辨析指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生全面分析問題的能力。

問題四：新能源的研發(fā)與應(yīng)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(yīng)用問題，這與當(dāng)下倡導(dǎo)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(yīng)的化學(xué)知識來分析新能源的物質(zhì)組成及化學(xué)反應(yīng)，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(xué)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(yīng)的化學(xué)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(xué)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(yīng)的化學(xué)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(yīng)用問題多出現(xiàn)一些創(chuàng)新拓展題，因此在教學(xué)該問題時需要注意開拓學(xué)生的視野，拓展學(xué)生的思維。應(yīng)立足綠色環(huán)保、持續(xù)發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)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(xué)知識和反應(yīng)原理作為起點，適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合當(dāng)下最為流行的新能源電池作為材料開展引導(dǎo)學(xué)習(xí)。

上述所探究的“燃料與能源”的四個重要問題，不僅是學(xué)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(xué)知識和原理，開展引導(dǎo)探究、逐個突破。同時在教學(xué)中要充分調(diào)動學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)，采用類比辨析的方式，使學(xué)生深刻認識問題之間的聯(lián)系與區(qū)別。另外在教學(xué)過程中，要立足基本問題，注重培養(yǎng)學(xué)生的分析思維和辨析能力。

（收稿日期：2018-12-10）