概念：
化石燃料是由古代动植物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的。化石燃料包括煤（工业的粮食），石油（工业的血液）和天然气，是不可再生能源。

 煤：
 ①煤是固体燃料，其最大的缺点是燃烧速率慢，利朋效率低，且不适用于多数运输业作动力源，还会导致严重的大气污染。从资源、经济与环境三方面综合考虑，适宜在煤产地搞热电联产，提高煤炭转换成电能的比重．住城市发展煤气或液化燃料。煤的综合利用煤是我国主要的化石能源，占90％以上，煤的综合利用措施主要有下列三条：
a.煤的气化：目前主要是煤在高温下与水蒸气的反应。产物为燃料气，又可作化工原料。主要产品有CO、CH₄、H₂等。
b.煤的焦化：也称煤的干馏，是在隔绝空气的条件下加强热．使组成煤的物质发生分解反应。主要产品及用途：焦炭：金属冶炼；煤焦油：重要的化工原料；焦炉气：含有CO、CH₄、H₂等，既可作燃料又是重要的化工原料。
c. 煤的液化：煤发生化学反应，分裂为小分子，利用催化剂向小分子中加入氯元素．得到与石油产品成分相近的燃料油，是一项人造石油的技术。

②煤气:
a．煤气的形成：煤气作为一种生活燃料，在一些城市被使用．煤气通常情况下是利用煤与水蒸气在高温条件反应生成的：C+H₂OCO+H：煤气的主要成分是CO，但同时含有H₂、CH₄等其他可燃性气体
b．煤气中报警物质的特性:由于煤气的主要成分CO是一种无色、无味的有毒气体，当煤气泄漏时不易察觉，会危害人体健康甚至危及生命。为了安全起见，通常在煤气中加入一些持殊的物质，如乙硫醇(C₂H₅SH)。乙硫醇具有特殊刺激性气味，当煤气泄漏时，可以使人很快警觉，并马上采取措施，防止发生爆炸、火灾和中毒事故；同时，乙硫醇在煤气燃烧过称中可以充分燃烧不仪煤气．其他可燃性气体如天然气、液化石油气中通常也加入少量报警物质。

石油的综合利用:
①石油是由多种物质组成的混合物，没有同定的组成和性质，根据组成石油的各组分的沸点不同，可从石油中分离出不同的燃料，如汽油、煤油、液化石油气等，

②石油分馏产品及用途
溶剂油——溶剂
汽油—一汽车燃料
航空煤油一一飞机燃料
柴油一—拖拉机、轮船燃料
润滑油一一润滑剂
石蜡——蜡烛
沥青——筑路
石油不仅是优质的能量来源，还是宝贵的化工资源。使石油中的大分子断裂为小分子．小分子重新组合成大分子，从而把石油转化为工农业、医疗、化工等产品，因此把石油称怍“工业的血液”。石油化学工业不同于石油分离，石油化学工业是石油发生复杂的反应，从而生成各种产品，是化学变化。

天然气:
天然气的主要成分是甲烷，主要含碳、氢两种元素。天然气里的甲烷是在隔绝空气的情况下，主要由植物残体分解而生成的。有石油的地方，一般就有天然气。天然气是一种重要的气体燃料。但其贮藏量是有限的。
①甲烷的组成
甲烷是由碳、氢两种元素组成的化合物，其化学式为CH4，是一种最简单的有机物，其中含氢元素的质量分数为25%，是氢元素含量最高的有机物。

②甲烷的性质
a. 物理性质：无色，无味的气体，极难溶于水，它的密度比空气小。
b. 化学性质——可燃性
纯净的甲烷在空气中能安静地燃烧在火焰上方罩一冷而干燥的小烧杯，然后再换一个内壁有石灰水的小烧杯。
现象：烧杯内壁有水珠生成，烧杯内壁的石灰水变浑浊。
结论：甲烷中含有碳元素和氢元素，是由碳和氢两种元素组成的化合物，化学式为CH4。
化学方程式：CH4+O2CO2+H2O
c. 当甲烷与氧气或空气混合后，点燃就有发生爆炸的危险（按体积计算爆炸极限为5%—15%），所以在煤矿的矿井里必须采取通风，严禁烟火等安全措施，以防甲烷和空气等混合发生爆炸。

煤，石油，天然气的区别

	煤	石油	天然气
形成	古代植物被埋在地下经过一系列复杂变化而形成	古代植物遗骸在地壳中经过复杂变化而形成
元素组成	主要含C；少量含：H、N、S、O等	主要含C、H，少量含S、N、O	主要含C、H，主要成分是CH4
类别	混合物（由有机物和无机物组成）	混合物（多种有机物）	混合物
形态	黑色固体，有光泽，人称“黑色金子”，无固定的熔点，沸点，具有可燃性	粘稠液体，黑色或棕色，不溶于水，密度比水小，无固定的熔点，沸点	无色无味气体，密度比空气小，极难溶于水
性质	煤焦炭，煤焦油、煤气等	石油溶剂油，汽油，航空煤油，煤油，柴油等	易燃烧，产生明亮的蓝色火焰，化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O

化石燃料燃烧与环境的关系:
①化石燃料燃烧产生的物质
化石燃料煤、石油和天然气都是含碳元素的物质．其中还含硫元素等杂质。这些燃料燃烧时，会产生二氧化硫等污染空气的气体，燃料燃烧不充分，会产生一氧化碳和碳粒，加上未燃烧的碳氢化合物，如果直接排放到空气中必然对空气造成污染化石燃料燃烧时排放出的物质有：
a．一氧化碳：
b．碳氢化合物；
c．碳粒和尘粒；
d．二氧化碳

②煤燃烧产生的有害物质
由于煤所含元素有C、H、N、S、O等几种，所以煤燃烧时会排放出二氧化硫、氮的氧化物等．这些气体溶于水会形成酸雨，酸雨会对森林、雕像、建筑物等造成腐蚀。当煤未充分燃烧时，会产生一氧化碳，一氧化碳是夺气的污染物。煤在燃烧时，会散出固体小颗粒(未燃烧的碳粒)，造成对空气的粉尘污染。家庭里用煤炉烧煤时，常常会闻到一股激性气味，并看到炉口上方蓝色火焰、这种刺激气昧是烧煤时产生的二氧化硫的气味，蓝色火焰主要是生成的一氧化碳燃烧而产生的。二氧化碳的大量排放，超过自然界的消耗能力，就会引起温室效应，会使大气变暖，陆地减少。

③减少煤燃烧污染的措施
a．燃烧低硫优质煤，或是采用燃料脱硫技术．减少SO₂的排放；
b．尽量使燃料完全燃烧；
c．减少化石燃料的使用，开发新能源：
d．植树造林；
e．变分散供热为集中供热。

④汽车用燃料燃烧对空气的影响及减少空气污染的措施

	燃料燃烧对空气的影响	减少空气污染的措施
汽车用燃料的燃烧	汽车使用的燃料 (汽油或柴油)燃烧产生的尾气中，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	①改进发动机的燃烧方式，使汽油或柴油充分燃烧；②使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质；④使用无铅汽油。禁止含铅物喷排放，同时在管理上加入检测尾气的力度等

化石燃料的使用与开发:
现有的化石燃料是有限的，而且是不可再生的，每种化石燃料都确有用尽的时候。下表是我同1998年探明的化石燃料储量及产量和使用年限

	探明储量	年产量	使用年限
石油	32.7亿吨	1.6亿	约20年
天然气	1.37×104亿立方米	217亿立方米	约63年
煤	1145亿吨	12.4亿	约92年

从表中数据可以看出，节约能源是完全有必要的，也是十分重要的
节约能源，充分利用能源，使燃料充分燃烧，可从以下两个方面着手：
①燃烧时要有足够的空气；
②燃料与空气要有足够大的接触面积，充足的空气才能使燃料尽可能完全燃烧，与空气充分接触才能使其反应快，对能量的利用损失小，

概念:
原子结构示意图（如图）是表示原子核电荷数和电子层排布的图示形式。小圈和圈内的数字表示原子核和核内质子数，弧线表示电子层，弧线上的数字表示该层的电子数。

 原子结构示意图及各部分的含义：


前20号元素的原子结构示意图：

氮气：
    氮气，常况下是一种无色无味无臭的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%（体积分数），是空气的主要成份。常温下为气体，在标准大气压下，冷却至-195.8℃时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.86℃时，液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质很稳定，常温下很难跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。
物理性质：
（1）无色无味的气体
（2）不易溶于水
（3）在标准状况下密度为1.251g/L，密度比空气略小 

化学性质：
化学性质不活泼，一般情况下不能燃烧，也不支持燃烧；在常温下难与其他物质发生反应，但在高温下也能与一些物质发生化学反应。

用途：
(1)焊接金属时做保护气
(2)灯泡中填充氮气以延长灯泡的使用寿命，食品包装袋中充有氮气以防止食品腐烂变质
(3)医疗上可以在液氮冷冻麻醉的条件下做手术
(4)超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能
(5)制造氮肥和硝酸
(6)有些博物馆把贵重罕见的书画，墨宝保存在充满氮气的圆筒中，既可以避免氧化变质，又可防止虫蛀霉变。
氮的化学性质:
1. 氮化物反应
氮化镁与水反应：Mg₃N₂+6H₂O=3Mg(OH)₂↓+2NH₃↑
在放电条件下，氮气才可以和氧气化合生成一氧化氮：N₂+O₂=放电=2NO
一氧化氮与氧气迅速化合，生成二氧化氮2NO+O₂=2NO₂
二氧化氮溶于水，生成硝酸，一氧化氮3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
五氧化二氮溶于水，生成硝酸，N₂O₅+H₂O=2HNO₃

2. 氮和活泼金属反应
N2与金属锂在常温下就可直接反应：6Li+N₂===2Li₃N
N2与碱土金属Mg、Ca、Sr、Ba在炽热的温度下作用：3Ca+N₂===Ca₃N₂
N2与镁条反应：3Mg+N₂=点燃=Mg₃N₂(氮化镁)

3. 氮和非金属反应
N₂与氢气反应制氨气：N₂+3H₂===（可逆符号）2NH₃
N₂与硼要在白热的温度才能反应：2B+N₂===2BN（大分子化合物）
N₂与硅和其它族元素的单质一般要在高于1473K的温度下才能反应。

氮气用途——汽车轮胎
1.提高轮胎行驶的稳定性和舒适性
氮气几乎为惰性的双原子气体，化学性质极不活泼，气体分子比氧分子大，不易热胀冷缩，变形幅度小，其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30～40%，能保持稳定胎压，提高轮胎行驶的稳定性，保证驾驶的舒适性；氮气的音频传导性低，相当于普通空气的1/5，使用氮气能有效减少轮胎的噪音，提高行驶的宁静度。

2.防止爆胎和缺气碾行
爆胎是公路交通事故中的头号杀手。据统计，在高速公路上有46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的，其中爆胎一项就占轮胎事故总量的70%。汽车行驶时，轮胎温度会因与地面磨擦而升高，尤其在高速行驶及紧急刹车时，胎内气体温度会急速上升，胎压骤增，所以会有爆胎的可能。而高温导致轮胎橡胶老化，疲劳强度下降，胎面磨损剧烈，又是可能爆胎的重要因素。而与一般高压空气相比，高纯度氮气因为无氧且几乎不含水份不含油，其热膨胀系数低，热传导性低，升温慢，降低了轮胎聚热的速度，不可燃也不助燃等特性，所以可大大地减少爆胎的几率。

3.延长轮胎使用寿命
使用氮气后，胎压稳定体积变化小，大大降低了轮胎不规则磨擦的可能性，如冠磨、胎肩磨、偏磨，提高了轮胎的使用寿命；橡胶的老化是受空气中的氧分子氧化所致，老化后其强度及弹性下降，且会有龟裂现象，这时造成轮胎使用寿命缩短的原因之一。氮气分离装置能极大限度地排除空气中的氧气、硫、油、水和其它杂质，有效降低了轮胎内衬层的氧化程度和橡胶被腐蚀的现象，不会腐蚀金属轮辋，延长了轮胎的使用寿命，也极大程度减少轮辋生锈的状况。

4.减少油耗，保护环境
轮胎胎压的不足与受热后滚动阻力的增加，会造成汽车行驶时的油耗增加；而氮气除了可以维持稳定的胎压，延缓胎压降低之外，其干燥且不含油不含水，热传导性低，升温慢的特性，减低了轮胎行走时温度的升高，以及轮胎变形小抓地力提高等，降低了滚动阻力，从而达到减少油耗的目的。

定义：
   氨气，无机化合物，常温下为气体，无色有刺激性恶臭的气味，易溶于水，氨溶于水时，氨分子跟水分子通过氢键结合成一水合氨(NH3·H2O)，一水合氨能小部分电离成铵离子和氢氧根离子，所以氨水显弱碱性，能使酚酞溶液变红色。氨与酸作用得可到铵盐，氨气主要用作致冷剂及制取铵盐和氮肥。


氨气的物理性质：
相对分子质量17.031
氨气在标准状况下的密度为0.771g/L
氨气极易溶于水，溶解度1：700
熔点-77.7℃；沸点-33.5℃

氨气的化学性质：
（1）跟水反应
氨在水中的反应可表示为：NH3+H2O=NH3·H2O
氨水中存在三分子、三离子
分子：NH3．NH3·H2O、H2O；
离子：NH4+、OH-、H+；

（2）跟酸反应
NH3+HNO3==NH4NO3
2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4
NH3+HCl===NH4Cl
3NH3+H3PO4===(NH4)3PO4
NH3+CO2+H2O===NH4HCO3

（3）在纯氧中燃烧
4NH3+3O2==点燃==2N2+6H2O
4NH3+5O2=催化剂加热=4NO+6H2O（氨气的催化氧化）

（4）与碳的反应
NH3+C=加热=HCN+H2↑(剧毒氰化氢)

（5）与水、二氧化碳
NH3+H2O+CO2==NH4HCO3
该反应是侯氏制碱法的第一步，生成的碳酸氢铵与饱和氯化钠溶液反应生成碳酸氢钠沉淀，加热碳酸氢钠制得纯碱。
此反应可逆，碳酸氢铵受热会分解
NH4HCO3=（加热）=NH3+CO2+H2O

（6）与氧化物反应
3CuO+2NH3==加热==3Cu+3H2O+N2 这是一个氧化还原反应，也是实验室常用的临时制取氮气的方法，采用氨气与氧化铜供热，体现了氨气的还原性。

铵盐的化学性质：
（1）受热分解
所有的铵盐加热后都能分解，其分解产物与对应的酸以及加热的温度有关。分解产物一般为氨和相应的酸。如果酸具有氧化性，则在加热条件下，氧化性酸和产物氨将进一步反应，使NH3氧化为N2或其氧化物：
碳酸氢铵最易分解，分解温度为30℃：
氯化铵受热分解成氨气和氯化氢。这两种气体在冷处相遇又可化合成氯化铵。这不是氯化铵的升华，而是它在不同条件下的两种化学反应：
硝酸铵受热分解的产物随温度的不同而不同。加热温度较低时，分解生成硝酸和氨气： 温度再高时，产物又有不同；在更高的温度或撞击时还会因分解产物都呈气体而爆炸。
硫酸铵要在较高的温度才分解成NH3和相应的硫酸。强热时，还伴随有氨被硫酸氧化的副反应，所以产物就比较复杂。

（2）跟碱反应放出氨气
实验室里就是利用此反应来制取氨，同时也利用这个性质来检验铵离子的存在。铵盐在工农业生产上有重要用途，大量的铵盐用作氮肥，如NH4HCO3．(NH4)2SO4．NH4NO3等。NH4NO3还是某些炸药的成分，NH4Cl用于制备干电池和染料工业，它也用于金属的焊接上，以除去金属表面的氧化物薄层。


1. 喷泉实验
   在常温，常压下，一体积的水中能溶解700体积的氨。 在干燥的圆底烧瓶里充满氨气，用带有玻璃管和滴管（滴管里预先吸入水）的塞子塞紧瓶口。立即倒置烧瓶，使玻璃管插入盛水的烧杯里（水里事先加入少量的酚酞试液），把实验装置装好后。打开橡皮管的夹子，挤压滴管的胶头，使少量的水进入烧瓶。观察现象。 实验的基本原理是使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差，利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉。
2. 氨气检验
方法一： 用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝证明有氨气。
方法二： 用玻璃棒蘸浓盐酸或者浓硝酸靠近，产生白烟，证明有氨气。　　　　

固氮：
（1）人工固氮
     工业上通常用H2和N2在催化剂、高温、高压下合成氨
     最近，两位希腊化学家，位于Thessaloniki的阿里斯多德大学的GeorgeMarnellos和MichaelStoukides发明了一种合成氨的新方法(Science，2Oct．1998，P98)。在常压下，令氢与用氦稀释的氮分别通入一加热到570℃的以锶-铈-钇-钙钛矿多孔陶瓷(SCY)为固体电解质的电解池中，用覆盖在固体电解质内外表面的多孔钯多晶薄膜的催化，转化为氨，转化率达到78%；对比：几近一个世纪的哈伯法合成氨工艺通常转化率为10至15%！他们用在线气相色谱检测进出电解池的气体，用HCl吸收氨引起的pH变化估算氨的产率，证实提高氮的分压对提高转化率无效；升高电流和温度虽提高质子在SCY中的传递速度却因SCY导电率受温度限制，升温反而加速氨的分解。

（2） 天然固氮
①大气固氮
闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮，一次闪电能生成80～1500kg的一氧化氮。这也是一种自然固氮。自然固氮远远满足不了农业生产的需求。
②生物固氮
     豆科植物中寄生有根瘤菌，它含有氮酶，能使空气里的氮气转化为氨，再进一步转化为氮的化合物。固氮酶的作用可以简述如下：
     除豆科植物的根瘤菌外，还有牧草和其他禾科作物根部的固氮螺旋杆菌、一些原核低等植物——固氮蓝藻、自生固氮菌体内都含有固氮酶，这些酶有固氮作用。这一类属自然固氮的生物固氮。

注意事项：
     氨对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用，可以吸收皮肤组织中的水分，使组织蛋白变性，并使组织脂肪皂化，破坏细胞膜结构。氨的溶解度极高，所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，常被吸附在皮肤粘膜和眼结膜上，从而产生刺激和炎症。可麻痹呼吸道纤毛和损害粘膜上皮组织，使病原微生物易于侵入，减弱人体对疾病的抵抗力。氨通常以气体形式吸入人体，氨被吸入肺后容易通过肺泡进入血液，与血红蛋白结合，破坏运氧功能。进入肺泡内的氨，少部分为二氧化碳所中和，余下被吸收至血液，少量的氨可随汗液、尿液或呼吸排出体外。氨气泄露氨气泄露短期内吸入大量氨气后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰带血丝、胸闷、呼吸困难，可伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等，严重者可发生肺水肿、成人呼吸窘迫综合症，同时可能发生呼吸道刺激症状。若吸入的氨气过多，导致血液中氨浓度过高，就会通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏的停搏和呼吸停止，危及生命。
    长期接触氨气，部分人可能会出现皮肤色素沉积或手指溃疡等症状。
    室内空气中氨气主要来自建筑施工中使用的混泥土添加剂。添加剂中含有大量氨内物质，在墙体中随着温度、湿度等环境因素的变化而还原成氨气释放出来。