例题 01 两种加工过程 知识清单化石能源加工·改编
题目
甲过程把煤隔绝空气加强热，得到焦炭、煤焦油和焦炉煤气；乙过程只根据原油中各组分沸点的差异进行分离。判断两种过程的变化类型，并说明煤和石油是否为纯净物。
答案与解析
解析
甲过程改变原有物质的组成，生成新的物质，是化学变化；乙只分离原有组分，是物理变化。煤和石油均含多种物质，属于混合物。乙需要加热并不能证明发生化学变化。
本题结论
甲为化学变化，乙为物理变化；煤、石油都是混合物。
外观
化石能源的合理利用
煤、石油和天然气既能作燃料，也能作化工原料。合理利用不只是“烧得更旺”，还包括提高利用率、减少污染、节约资源，以及判断替代能源在什么条件下更有优势。
一、知识点 理解概念
1. 三种化石能源都是混合物
| 能源 | 常见状态与主要组成 | 认识重点 |
|---|---|---|
| 煤 | 黑色固体，主要含碳元素，还含氢、氧、氮、硫等 | “主要含碳”不是“纯碳” |
| 石油 | 通常为深褐色或黑色黏稠液体，不溶于水，密度通常小于水，主要含碳、氢元素 | 包含多种物质，原油不是一种有固定化学式的化合物 |
| 天然气 | 气体，主要成分是甲烷CH₄ | 天然气是混合物，纯甲烷是化合物 |
它们形成需要漫长的地质过程，形成速度远不能赶上人类消耗速度，属于不可再生能源。“不可再生”强调人类使用的时间尺度，不是说自然界从此绝不会再形成一点。
2. 煤的干馏与石油的分馏：一个生成新物质，一个分离原有组分
| 加工方式 | 依据或主要过程 | 产品举例 | 变化类型 |
|---|---|---|---|
| 煤的干馏 | 隔绝空气加强热，组成煤的物质发生变化 | 焦炭、煤焦油、焦炉煤气 | 化学变化 |
| 石油的分馏 | 利用组分沸点差异，加热、汽化、冷凝分离 | 不同沸程的馏分，可供后续制取燃料与化工产品 | 物理变化 |
| 石油的催化裂化等加工 | 较大的分子转化为较小的分子等 | 进一步得到所需燃料组分 | 涉及化学变化 |
焦炭可用于冶金，煤焦油可作化工原料，焦炉煤气可作燃料或化工原料；合理利用不等于把所有原料直接烧掉。
“炼制”比“分馏”范围大
单纯分馏靠沸点差分离，不以催化剂使原分子变成新分子。不能把“石油炼制有催化过程”写成“分馏必须加入催化剂”。EIA对物理分离与催化裂化的区分也明确了这一点。
3. 燃料充分燃烧：供氧与接触都要合适
| 改善条件 | 为什么有效 | 题目常见表达 |
|---|---|---|
| 有足够的氧气或空气 | 减少因供氧不足产生的不完全燃烧 | 增加空气供应 |
| 增大燃料与空气的有效接触面积 | 让反应物更充分接触 | 将煤制成煤粉、采用适当形状或雾化燃料 |
燃料不充分燃烧可能生成CO、炭黑，既浪费燃料，也增加污染。充分燃烧可以提高利用率，但含碳燃料充分燃烧仍生成CO₂，不能因此称为“零碳”。煤粉增加接触也意味着粉尘危险需要控制，不能把促进燃烧的方法当作生活试验。
甲烷通常为无色、无臭、密度小于空气、难溶于水的气体。家用燃气常经加臭处理，其气味不等于纯甲烷的性质。对已知正常装置的题设，黄色火焰并伴锅底炭黑可提示供氧不足；仅凭火焰颜色不能诊断所有设备故障。
4. 化学反应也伴随能量变化
| 类型 | 含义 | 初中典型例子 |
|---|---|---|
| 放热反应 | 反应总体向周围放出热量 | 燃料燃烧、生石灰与水反应、常见酸碱中和 |
| 吸热反应 | 反应总体从周围吸收热量 | 碳与CO₂在高温下反应、CaCO₃高温分解 |
放热不一定出现火焰，缓慢氧化也可放热。需要点燃或加热，只说明使反应开始或持续所需的条件，不能仅凭方程式上的“加热”判定净吸热。观察温度变化还要排除溶解、外界加热等其他因素。
| 利用过程 | 主要能量转化 |
|---|---|
| 燃料燃烧供热 | 化学能转化为热能等 |
| 化学电池放电 | 化学能转化为电能 |
| 太阳能电池发电 | 太阳能转化为电能 |
| 太阳能热水器 | 太阳能转化为热能 |
| 风力发电 | 风的机械能转化为电能 |
5. 能源分类要分别问来源、再生速度和环境表现
| 分类问题 | 例子 | 不要混为一谈 |
|---|---|---|
| 能否在人类使用尺度上自然补充？ | 太阳能、风能、水能等可再生；化石能源不可再生 | 新能源不等于全部可再生，例如通常讨论的核燃料资源有限 |
| 能否直接从自然界取得？ | 煤、石油、风能等为一次能源；电和工业制得的氢是二次能源或能量载体 | 电与氢不是无需投入就凭空产生 |
| 哪个阶段、哪种排放较少？ | 光伏运行不燃烧燃料；纯氢与氧反应生成水 | 使用端少排放不等于制造、制取、运输全过程零排放 |
生物质燃料可由农业废弃物等得到；生物质来源乙醇可作为可再生燃料的一种，但燃烧仍会产生CO₂。具体环保表现取决于原料、制备过程及评价范围，不能仅凭“含乙醇”保证各种污染物都减少。
6. 乙醇、氢气与可燃冰
| 对象 | 核心知识 | 需要保留的条件 |
|---|---|---|
| 乙醇C₂H₅OH | 无色液体，易挥发，能与水混溶，具有可燃性；可作燃料或燃料组分 | 燃烧有CO₂，不是零碳燃料；用途不等于可以随意饮用或操作 |
| 氢气H₂ | 可燃，单位质量燃烧放热较多；与氧反应生成水 | 制氢需要能量或原料，储运有要求；可燃气体须在规范实验条件下使用 |
| 可燃冰 | 主要含甲烷水合物，特定低温、高压条件下可稳定存在 | 不是普通冰能燃烧；资源量大不等于开采没有技术与环境风险 |
实验室可用锌与稀硫酸制氢：
这是固液常温反应；氢气难溶于水、密度小于空气，是选择收集方法的依据。发生装置、气密性与纯度检验等要按学校规范完成，不能把“产物是水”误读为氢气使用没有燃爆风险。装置比较在气体实验专题展开。
二、考点 方法与例题
1. 组成与变化：先看原来有几种物质，再看是否产生新物质
“分离出不同物质”可能只是将原有组分分开。判断化学变化要有新物质生成的证据，不以有无加热或产品数量为标准。
2. 汽车能源比较：把使用阶段和全过程分开
先写清比较的是哪一段，再列证据：
- 同样的服务：例如完成相同出行距离，而不是比较不同使用量。
- 直接使用：车上是否燃烧燃料，电池怎样转化能量。
- 上游与后续：电从哪里来，燃料或电池怎样生产、回收。
- 结论范围：信息不足就说明“不一定，还取决于……”，不编造排放数值。
例题 02 汽车能源的变迁 2024 福建中考·改编
题目
参加“汽车能源的变迁”项目学习，回答问题。
- 石油是纯净物还是混合物？汽油作燃料有什么缺点，写一个。
- CH₄和C₂H₆O是有机还是无机化合物？写出甲烷完全燃烧的方程式。
- 电动汽车的电池放电时，什么能转化为电能？仅凭“车上不燃烧汽油”，能否认定用电动汽车代替燃油车一定减少全过程CO₂排放？说明理由。
答案与解析
解析
- 石油包含多种物质，是混合物。汽油来自不可再生的石油，资源有限，是一个符合题意的缺点。
- 甲烷、乙醇都是有机化合物。按C、H、O依次配平：
- 放电是化学能转化为电能。少了车辆直接燃油尾气，不代表电力生产、电池制造和回收都没有CO₂排放；比较全过程还要控制出行服务并了解这些环节。
本题结论
（1）混合物；汽油来自不可再生石油，资源有限。（2）有机；。（3）化学能；不能，仅给使用端信息不足，需考虑电力来源、制造和回收等。
3. 陌生能源流程：先守恒认物质，再写局部反应
流程图省去部分产物时，不能把箭头旁所有字都当成反应物。先找到物质输入、输出，再用元素守恒确定未知物；催化剂列在条件处，不当作被消耗的原料。
例题 03 CO₂转化为燃料的流程 2024 云南中考节选·改编
题目
某转化流程如图，部分生成物省略。过程Ⅱ中CO与单质X参与反应，形成含有（CH₂）ₙ的产物。
- 化石燃料除石油、天然气外，还有哪一种？天然气主要成分的化学式是什么？
- 催化剂在反应前后，除化学性质外，还有什么保持不变？
- 判断X。过程Ⅰ的另一个产物是生活中常见的氧化物，写出过程Ⅰ的方程式。
- 写出氢气作为燃料的一项优点，注明你讨论的阶段。
答案与解析
解析
- 三大化石燃料还有煤，天然气主要成分为CH₄。
- 催化剂反应前后质量和化学性质不变。
- CO只有C、O元素，而后续产物增加了H，单质X需提供H，因此是H₂。过程Ⅰ将CO₂转成CO，剩余的O与H形成H₂O。
- 在纯氢与氧反应的使用阶段，生成水而不生成CO₂；也可回答单位质量的燃烧热值较高。制氢及整个燃料合成过程的净排放不能仅由这一局部式子推出。
本题结论
（1）煤，CH₄；（2）质量；（3）X为H₂，；（4）例如纯氢与氧反应的使用阶段不生成CO₂。
4. 区域图：先定坐标，再找点在哪一侧
读稳定条件图时，横、纵坐标缺一不可。先在横轴找压强、纵轴找温度，交点落入标明的稳定区域，才支持相应判断。不要只看到“低温”就忽略压强。
例题 04 甲烷水合物的稳定条件 2023 山东枣庄中考·改编
题目
煤气化可产生CO、CO₂。在高温、高压及甲烷化催化剂作用下，它们可与H₂转化为CH₄；煤层气则是以甲烷为主要成分的气体资源。甲烷水合物的稳定条件如图。
- 已知CO与H₂反应为CO＋3H₂→CH₄＋H₂O，写出相同条件下CO₂与H₂生成CH₄和水的方程式。
- 煤层气是纯净物还是混合物？
- 15℃、100atm处是否在图示稳定区域内？在温度相同的条件下，图示范围内增加压强有利于还是不利于稳定存在？
- 开发可燃冰能否只看储量，不考虑开采过程中的甲烷泄漏及地质风险？
答案与解析
解析
- 先按C配CH₄，再按O配2H₂O，右侧共有8个H原子，所以需要4H₂。
- “以甲烷为主要成分”说明并非只有甲烷，煤层气是混合物。
- 100atm与15℃交点在曲线上方，不属于标出的稳定带。在相同温度下向右增加压强，可进入或留在稳定带，图示范围内有利于稳定存在。
- 储量只是一个因素，泄漏、地质扰动等也需评价，不能忽略风险。
本题结论
（1）；（2）混合物；（3）不在，有利于；（4）不能，还需考虑开采安全和环境条件。
5. 火炬与热值：按“相同质量”比较，不偷换成体积
热值图先看纵轴单位。若单位为kJ/g，比较的是单位质量释放的热量；不能直接推出相同体积、相同容器或整个系统的能量优劣。气体压缩则主要改变分子间距离，不是把分子本身压小。
例题 05 两种火炬燃料 2023 江苏无锡中考·改编
题目
“祥云”火炬使用丙烷C₃H₈，“飞扬”火炬使用氢气。回答：
- 丙烷属于有机物还是无机物？图中铝合金与碳纤维树脂分别属于哪类材料？
- 氢气与丙烷能被压缩储存，从微观角度依据是什么？
- 写出氢气燃烧的方程式。与丙烷完全燃烧比较，氢气在燃烧产物方面有什么不同？
- 能否由“氢气可由水制得”推出其制取不消耗能量？
答案与解析
解析
- C₃H₈是有机化合物；铝合金是金属材料，碳纤维与树脂组成复合材料。
- 气体分子间有较大的间隔，压缩时分子间距离减小，并非分子质量或体积变小。
- 纯氢与氧反应生成水：
丙烷含碳，完全燃烧有CO₂和水；氢气本式没有含碳产物。 4. 不能，电解水等制氢过程需要输入能量。
本题结论
（1）有机物；金属材料、复合材料。（2）分子间有间隔。（3）；氢气本式不生成CO₂。（4）不能，制氢需要能量或原料投入。
例题 06 读单位质量热值图 知识清单热值图·改编
题目
按图示条件比较：哪种燃料每克完全燃烧放出的热量最多？能否据此推出“装满同样大小容器的氢气一定比汽油释放更多热量”？说明理由。
答案与解析
解析
纵轴单位为kJ/g，氢气柱最高，说明图示单位质量热值最大。相同容器比较还涉及所装燃料质量、气体压强与密度等；只给每克放热量，不足以比较整容器总放热量。
本题结论
氢气每克放热最多；不能推出相同容器总放热最多，还需知道实际储存质量等条件。
6. 优点题：写一条有证据、带范围的结论
说“较清洁”时要指出原因。比起“绝对无污染”，写“发电运行阶段不燃烧化石燃料，可减少该阶段的燃烧排放”更准确，也更便于检查证据。
例题 07 光伏发电的一个优点 2024 山东淄博中考节选·改编
题目
光伏发电是直接利用太阳能的一种方式。请写出一条优点，并说明能否据此认为任何地点、任何时段都同样适合光伏发电。
答案与解析
解析
运行发电不需要燃烧化石燃料，这是可成立的一项优点。但光照与地域、天气和时段有关，制造和回收也有自身影响，不能把一项优点扩大成适用条件无限。
本题结论
例如运行发电阶段无需燃烧化石燃料；不能断言任何地点、时段都同样适合，还要考虑光照等条件。
三、坑点 辨析与纠错
1. 启动条件不等于热效应
点燃可以提供反应开始所需的条件，之后反应仍可持续放热。“需要点燃”与“总体吸热”不是同一件事。
辨析 01 点燃后的放热 知识清单能量变化·改编
题目
有人认为：“酒精燃烧需要先点燃，所以酒精燃烧是吸热反应；化学反应总会放热。”这两句话有什么问题？
答案与解析
解析
酒精燃烧需要点燃，但总体放热，启动条件不能代替热效应判断。化学反应也有吸热的，例如CaCO₃高温分解，所以第二句话同样不成立。
本题结论
两句都错：酒精燃烧放热；化学反应既有放热也有吸热。
2. 煤气、天然气、液化石油气不是三个同义词
| 名称 | 常见组成特点 |
|---|---|
| 焦炉煤气 | 常含H₂、CH₄、CO等，组成依工艺而变 |
| 天然气 | 主要含CH₄ |
| 液化石油气 | 主要含丙烷、丁烷等，依产品而变 |
相同的燃料用途，不表示相同组成。不能把不同燃气的设备和使用条件互相套用。
辨析 02 三个“气”的主要成分 知识清单燃气组成·改编
题目
“煤气、天然气、液化石油气都能作燃料，所以都可以写成CH₄。”判断并说明错误。
答案与解析
解析
CH₄只是一种化合物的化学式。天然气虽以甲烷为主，仍是混合物；焦炉煤气和液化石油气的常见组成也不同。能作燃料只能说明有可燃组分，不能确定唯一化学式。
本题结论
错误。三者均不是纯CH₄，组成也不相同，不能给混合燃气统一写一个化学式。
3. 充分燃烧、减少酸雨与降低CO₂排放，不能互相替代
充分燃烧着重减少不完全燃烧产物；脱硫等措施着重减少相应污染物；减少CO₂排放则需看含碳物质及能量来源。三个目标有关联，却不是同一个判断。
辨析 03 给环保结论补上依据 知识清单能源环境辨析·改编
题目
判断下列说法：①天然气燃烧产生CO₂，因此CO₂是造成酸雨的主要气体；②煤充分燃烧就不产生CO₂；③电动车使用时无燃油尾气，证明其全过程零排放。
答案与解析
解析
①酸雨主要与SO₂、氮氧化物等有关，不能把CO₂溶于水使普通雨水略呈酸性等同于酸雨。②煤含碳，充分燃烧仍可生成CO₂。③使用端证据不能覆盖发电、制造与回收等环节。
“减少某种污染物”要写清是哪种；“较低碳”要写清比较范围。
本题结论
三项均错误；分别混淆了酸雨来源、完全燃烧产物和全过程评价。