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，

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。

金刚石：
    金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石，它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品、工业中的切割工具。碳可以在高温、高压下形成金刚石。


石墨：
    石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物，它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。


C60：
   C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，因此又名足球烯。（C60这种物质是由C60分子组成的，而不是由原子构成的。） C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形。其相对分子质量约为720。

金刚石，石墨，碳60性质及用途比较

名称	金刚石	石墨	碳60
外观	纯净无色透明，正八 面体形状的晶体	深灰色，有金属光泽，不 透明的细鳞片状的固体， 质软，有滑腻感	分子型似足球状， 有金属光泽，其微晶 粉末呈黄色
结构模型
导电性	几乎不导电	良好	几乎不导电
硬度	天然存在的最硬物质	质软	质脆
导热性	很差	良好	很差
熔点	很高	很高	较低
用途	钻头，刻刀，装饰品	电极，铅笔芯，润滑剂	制备新材料，新配 件，医学应用
区别与联系	金刚石、石墨,C60,，的物理性质有很大差异，原因是这些单质中碳原子的排列方式不同，但由于它们都是由碳元素组成的单质，故化学性质相同。金刚石与石墨通过化学反应可以相互转变。

人造金刚石：
     20世纪80年代，人们发现人造金刚石在半导体制造行业具有广泛的应用前景。因为计算机芯片的基体材料—硅的导热性不好，这成为进一步提高芯片性能的难题。而金刚石在导热性方而远远超过硅(甚至超过铜和银)，于是它成了芯片基体材料的最佳选择。正是这种需求推动了人造金刚石的研究。

碳纤维：
     碳纤维是一种纤维状碳材料，它是将有机纤维与塑料树脂结合在一起，放在惰性气氛中，在一定压强下加强热、炭化而成的。碳纤维是一种强度比钢大，密度比铝小，比不锈钢还耐腐蚀，比耐热钢还耐高温，又能如铜那样导电，具有电学、热学和力学性能的新型材料。用碳纤维与塑料制成的复合材料，可以代替铝合金来制造飞机。制成的飞机，不仅轻巧，而且消耗动力少、推力大、噪音小。用碳纤维制电子计算机的磁盘，能提高计算机的贮存量和运算速率。用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器，机械强度高，质量小，可节省大量的燃料。总之，用碳纤维或碳纤维增强的塑料、玻璃、陶瓷和金属等材料来代替钢材和合金等，在化工、机电、造船，特别是飞机制造、宇航器材等领域中有广泛的应用。