一、化学反应中的能量变化
生活经验告诉我们，燃料燃烧时产生了热量。那么，是不是只有通过燃烧才能获得能量呢？
CaO + H2O = Ca(OH)2
由实验可以知道，生石灰与水反应放出热量。 这种化学反应过程中的放热现象在许多化学反应中都会发生，事实和研究证明，化学反应在生成新物质的同时， 还伴随着能量的变化。化学不仅研究物质的性质、组成、结构和变化，还研究物质变化过程中伴随的能量变化。 能量的变化通常表现为热量的变化， 有些反应是 放出热量的，如氧化钙与水反应、镁与盐酸反应。等； 有些反应则是 吸收热量的，如碳与二氧化碳的反应。。
在当今社会，人类需要的大部分能量是由化学反应产生的，最常见的就是生活燃料的使用，如利用化学反应产生的能量做饭、取暖等。此外，人们还利用燃烧等化学反应产生的能量发电、烧制陶瓷、冶炼金属和发射火箭等；爆炸是瞬间产生巨大能量的反应，利用爆炸可以开矿采煤、开山炸石、拆除危旧建筑；等等。所以，作为重要的能源，燃料对于人类社会是非常重要的。
二、化石燃料的利用
目前，人们使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、石油和天然气等。化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，是不可再生能源。
1．煤和石油
煤是复杂的混合物，主要含有碳元素，此外，还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素以及无机矿物质。将煤作为燃料，主要是利用碳元素与氧反应所放出的热量。
煤的综合利用，是 将煤隔绝空气加强热， 使煤分解成许多有用的物质，如焦炭、煤焦油、煤气 等。煤气作为生活燃气，在一些城市被使用，它的主要成分为氢气(H2)、甲烷 (CH4)、一氧化碳(CO)和其他气体等。
从油井中开采出来的石油叫做原油，是一种黏稠状的液体。 石油中主要含有碳和氢两种元素。将石油加热炼制， 利用石油中各成分的沸点不同，将它们分离，可得到不同的产品 ，使石油得到综合利用。
一些城镇的家庭用一种罐装液化石油气 (① 主要成分是 丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等。)作燃料，它是石油化工的一种产品。 液化石油气是经加压后压缩到钢瓶中的，瓶内压强是大气压强的7 ～ 8倍。
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石油产品和煤如果仅仅用作燃料烧掉就太可惜了，为此，化学科技工作者做了大量研究。将燃料油中较大的分子裂解成小分子，就可以再把它们加工制造成各种产品。将煤隔绝空气加热到上千摄氏度， 就能使煤分解成 焦炉煤气、粗氨水、焦炭和煤焦油。等，也可进一步制成各种有用的产品。
2．天然气
在有石油的地方，一般都有天然气存在。 天然气主要含有由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是 甲烷(CH4)。
在池沼的底部常含有甲烷，通常也把池沼中的气体称为沼气。 把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，就可产生甲烷，用作燃料。
3．合理利用与开发化石能源
人类目前所消耗的能量主要来自化石能源， 而化石能源的形成需要经过数百万年。资源是有限的，随着人们对化石能源的使用量日益增长， 化石能源正越来越难以满足于人类的需求。
讨论
在日常生活中你是否遇到过这样的情况：做饭时，有时燃气灶或煤炉的火焰呈现黄色或橙色，锅底出现黑色。此时就需要调节一下灶具或炉具的进风口，这是为什么呢？
氧气不充足时，燃料中的碳不能充分燃烧，产生黑烟，并生成CO等物质，使燃料燃烧的利用率降低，浪费资源，且污染空气。所以，控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，对于节约能源非常重要。使燃料充分燃烧通常考虑两点：一是燃烧时要有足够的空气；二是燃料与空气要有足够大的接触面。如果能有效地提高煤等化石燃料的燃烧利用率，就相当于延长了化石能源的使用期限。
在人们担心化石能源将被耗尽的时候， 科学家发现海底埋藏着大量可燃烧的“冰”—— “可燃冰”，其中主要含有甲烷水合物。 可燃冰将成为未来新能源，但目前在开采技术上还存在着困难。
化学·技术·社会
可燃冰外观像冰，主要含有甲烷水合物（由甲烷分子和水分子组成）， 还含少量二氧化碳等气体。可燃冰在低温和高压条件下形成， 一体积可燃冰可储载100 ～200倍体积的甲烷气体，具有热值高等优点。 但是，可燃冰埋藏于海底的沉积物和陆地冻土的岩石中，如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中，将比二氧化碳造成的温室效应更加严重。所以，开采可燃冰的关键是解决技术上的问题。目前，可燃冰的开发尚处于试验性开采阶段。
三、使用燃料对环境的影响
燃料的使用，促进了经济的发展，给人们的生活带来了很多便利。但是，在利用化石燃料造福人类的同时，也带来了一些问题，如对环境造成的不良影响、造成资源枯竭等。化石燃料燃烧造成空气污染，主要有以下几方面原因：
●燃料中的一些杂质如硫等燃烧时，产生空气污染物如二氧化硫等；
●燃料燃烧不充分，产生一氧化碳等；
●未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等排放到空气中形成浮尘。
煤燃烧时排放出 二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）等污染物。 这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水，会形成 酸雨。 这一问题日益受到人们的关注和重视，目前，我国已大力推广使用脱硫煤，很多地方已用天然气来替代煤。
目前，多数汽车使用的燃料是汽油或柴油。它们燃烧时产生的一些物质， 如一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等， 会随尾气直接排放到空气中，对空气造成污染。
为了减少汽车尾气对空气的污染，目前在燃料使用和汽车制造技术方面已采取了一些措施； 有些城市的部分汽车改用 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。
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使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质；
使用 无铅汽油，禁止含铅物质排放；
加大检测尾气力度，禁止未达环保标准的汽车上路。
在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料（车用乙醇汽油）， 可适当节省石油资源，并在一定程度上减少汽车尾气的污染。 乙醇（C2H5OH）俗称酒精，可通过高粱、玉米和薯类等发酵、蒸馏而得到。乙醇在空气中燃烧时放出大量的热，可用作酒精灯、内燃机等的燃料。
C2H5OH+3O2 [点燃]= 2CO2+3H2O
化学·技术·社会
将乙醇溶液中含有的水进一步除去， 再添加适量的变性剂（为防止饮用）可形成变性燃料乙醇。 车用乙醇汽油是将变性燃料乙醇和汽油以一定的比例混合而形成的一种汽车燃料。 2001年4月2日，国家质量技术监督局发布了《变性燃料乙醇》和《车用乙醇汽油》两项国家标准， 并于2001年4月15日开始实施。 目前，我国的一些地区正在使用乙醇汽油作为汽车燃料。
四、能源的利用和开发
随着人类对能源的需求量日益增长，化石燃料等不可再生能源面临枯竭的危险，化石燃料对环境的影响也不容忽视。所以，开发和利用新能源成为越来越迫切的要求。
氢气作为能源，越来越受到人们的关注。 氢气本身无毒，完全燃烧放出的热量约为同质量甲烷的两倍 （液氢完全燃烧约为同质量汽油的3倍），且燃烧后的产物是水，不污染空气。 所以，它被认为是理想的清洁、高能燃料。目前，作为高能燃料，液氢已应用于航天等领域； 作为化学电源， 氢氧燃料电池已经被应用，如用作汽车的驱动电源 等。
我们知道，电解水可以制取氢气。实验室里，我们常用锌与稀硫酸反应来制取氢气（如图7-40），反应的化学方程式为：
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
目前，在生活和生产中大量使用氢能源还存在一定的困难。由于氢气的制取成本高和贮存困难，作为燃料和化学电源暂时还未能广泛应用。随着科技的发展，对氢能源的开发已取得了很大进展，氢气终将会成为主要的能源之一。
现代社会对能量的需求量越来越大， 化学反应提供的能量已不能满足人类的需求。 目前，人们正在利用和开发许多其他能源， 如 太阳能、风能、 地热能、潮汐能、生物质能和核能 等。 这些能源的利用，可以部分解决化石能源面临耗尽的问题，并在一定程度上减少了对环境的污染。
参考资料：
课题2《燃料的合理利用与开发》
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