Bài 35. Khai thác nhiên liệu hóa thạch. Nguồn carbon. Chu trình carbon và sự ấm lên toàn cầu Vở thực hành Khoa học tự nhiên 9

35.1

Em hãy cho biết: củi gỗ có phải nhiên liệu hóa thạch không? Vì sao?

Phương pháp giải:

Dựa vào khái niệm nhiên liệu hóa thạch

Lời giải chi tiết:

Củi gỗ không phải nhiên liệu hóa thạch vì không phải là sản phẩm được tạo ra từ sự phân hủy các sinh vật.

35.2

Em hãy tìm hiểu và cho biết ở nước ta, nhiên liệu hóa thạch tập trung nhiều tại các khu vực nào.

Phương pháp giải:

Dựa vào sự phân bổ nhiên liệu hóa thạch

Lời giải chi tiết:

Ở nước ta, nhiên liệu hóa thạch tập trung chủ yếu ở thềm lục địa phía Nam như: mỏ dầu Bạch Hổ, Đại Hùng,Rồng, Rạng Đông, Lan Tây. Mỏ khí thiên nhiên được khai thác ở Tiền Hải, tỉnh Thái Bình. Mỏ than ở Quảng Ninh.

35.3

Các nhiên liệu hóa thạch có nguồn gốc hình thành là tự nhiên hay nhân tạo? Các nguồn nhiên liệu hóa thạch có phải vô tận không?

Phương pháp giải:

Dựa vào nguồn gốc của các nhiên liệu hóa thạch

Lời giải chi tiết:

Các nhiên liệu hóa thạch có nguồn gốc tự nhiên.

Các nguồn nhiên liệu hóa thạch không phải là vô tận.

35.4

Dựa vào số liệu ở Bảng 35.1 (trang 154, SGK KHTN 9), hãy vẽ đồ thị sản lượng khai thác dầu mỏ của thế giới theo thời gian (năm). Từ đó rút ra nhận xét về tốc độ gia tăng khai thác dầu thô mỗi năm

Phương pháp giải:

Dựa vào bảng số liệu có thể chọn đồ thị cột

Lời giải chi tiết:

Nhận xét: sản lượng khai thác dầu thô của thế giới tăng đều từ năm 1988 đến năm 2016.

35.5

Em hãy tìm hiểu thông tin trên sách, báo, internet,… thảo luận với các bạn trong lớp và viết báo cáo về thực trạng khai thác nhiên liệu hóa thạch ở Việt Nam: địa điểm khai thác, sản lượng và các lợi ích của việc sử dụng nguồn tài nguyên này.

Phương pháp giải:

Dựa vào các thông tin trên sách, báo, internet.

Lời giải chi tiết:

Báo cáo về thực trạng khai thác nhiên liệu hóa thạch ở Việt Nam

1. Tổng quát về nguồn nhiên liệu hóa thạch ở Việt Nam

Việt Nam là một đất nước có trữ lượng nhiên liệu hóa thạch khá lớn, phân bố ở nhiều nơi trên đất nước, tập trung chủ yếu: ở thềm lục địa phía Nam như: mỏ dầu Bạch Hổ, Đại Hùng,Rồng, Rạng Đông, Lan Tây. Mỏ khí thiên nhiên được khai thác ở Tiền Hải, tỉnh Thái Bình. Mỏ than ở Quảng Ninh.

2. Thực trạng khai thác nhiên liệu hóa thạch ở Việt Nam

Năng lượng hóa thạch là nguồn năng lượng chiếm tỉ lệ lớn nhất trong tổng các nguồn năng lượng khai thác hiện nay. Lượng nhiên liệu hóa thạch được khai thác và tiêu thụ hằng năm trên toàn cầu là rất lớn.

Năm 1986, tấn dầu mỏ đầu tiên được khai thác ở mỏ Bạch Hổ đã đánh dấu bước phát triển đầu tiên trong ngành công nghiệp dầu khí của Việt Nam. Năm 1987, Việt Nam bắt đầu xuất khẩu dầu thô và đến năm 2022, Việt Nam xếp thứ 4 trong khối Đông Nam Á về xuất khẩu dầu mỏ.

3. Lợi ích và những hạn chế của việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch

Nhiên liệu hóa thạch mang đến cho con người rất nhiều lợi ích thiết thực trong cuộc sống. Nhiên liệu hóa thạch giữ vai trò rất lớn trong các cuộc cách mạng công nghiệp trên toàn thế giới: than đá, dầu mỏ và khí thiên nhiên là nguồn nhiên liệu chính cho các nhà máy nhiệt điện, luyện kim, sản xuất xi măng, sản xuất hóa chất, giao thông vận tải,… Chúng đáp ứng được các nhu cầu đa dạng của con người: thắp sáng, sưởi ấm, nấu nướng, đi lại,..Quá trình vận chuyển và bảo quản nhiên liệu hóa thạch dễ dàng, chi phí rẻ hơn rất nhiều so với năng lượng tái tạo.

35.6

Viết phương trình hóa học của phản ứng đốt cháy ethylic alcohol, methane (CH₄), than (C)

Phương pháp giải:

Dựa vào phản ứng đốt cháy hợp chất hữu cơ

Lời giải chi tiết:

35.7

Đốt cháy gỗ, than đá, dầu hỏa với cùng khối lượng, nhiên liệu nào giải phóng ra nhiều nhiệt nhất? Cho biết năng suất tỏa nhiệt (nhiệt lượng giải phóng khi đốt cháy 1 gam chất) của các nhiên liệu đó như sau:

- Gỗ: khoảng 15 – 20 kJ/g

- Than đá: khoảng 20 – 30 kJ/g

- Dầu hỏa: khoảng 42 – 45 kJ/g

Phương pháp giải:

Dựa vào năng suất tỏa nhiệt của các nhiên liệu

Lời giải chi tiết:

Khi đốt cháy cùng 1 gam chất thì dầu hỏa giải phóng nhiều lượng nhiệt nhất

35.8

Em hãy phân tích ý nghĩa của các việc làm theo gợi ý dưới đây và thuyết phục mọi người trong cộng đồng cùng thực hiện:

1. Đề xuất với gia đình một giải pháp để thay thế một phần năng lượng hóa thạch đang sử dụng

2. Sử dụng các thiết bị tiết kiệm năng lượng; sử dụng lại đồ dùng hay phân loại để có thể tái chế đồ dùng bỏ đi

3. Sử dụng phương tiện giao thông công cộng và xe điện

4. Sử dụng nhiên liệu thân thiện với môi trường như sinh khối, xăng E5, biodiesel,…

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức về hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch

Lời giải chi tiết:

1. Giải pháp để thay thế một phần năng lượng hóa thạch đang sử dụng: sử dụng phương tiện giao thông công cộng thay vì phương tiện cá nhân

2. Việc tiết kiệm năng lượng là cần thiết vì các nhiên liệu hóa thạch là hữu hạn

3. Sử dụng phương tiện công cộng và xe điện để tiết kiệm năng lượng, giảm thiểu khí thải

4. Sử dụng nhiên liệu thân thiện với môi trường như sinh khối, xăng E5, biodiesel,… để giảm thiểu khí thải.

35.9

Gia đình em và địa phương nơi em sinh sống đã có hoạt động gì để hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch?

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức về hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch

Lời giải chi tiết:

Gia đình và địa phương đã sử dụng nhiên liệu thân thiện với môi trường như sinh khối, xăng E5,… và sử dụng phương tiện công cộng và xe điện

35.10

Quan sát hình 35.2 (trang 156, SGK KHTN 9) và cho biết vai trò của carbon dioxide trong tự nhiên

Phương pháp giải:

Dựa vào hình 35.2

Lời giải chi tiết:

Vai trò của CO₂ trong tự nhiên: sử dụng trong quá trình quang hợp của thực vật, sự hô hấp của động vật, tạo nhiên liệu hóa thạch, muối carbonate.

35.11

Nêu các dạng tồn tại của carbon trong tự nhiên ở dạng đơn chất, hợp chất vô cơ, hợp chất hữu cơ

Phương pháp giải:

Dựa vào chu trình carbon trong tự nhiên

Lời giải chi tiết:

Carbon tồn tại ở dạng đơn chất: than đá, kim cương,…

Carbon tồn tại ở dạng hợp chất vô cơ: đá vôi, muối carbonate,….

Carbon tồn tại ở dạng hợp chất hữu cơ: methane, ethylene,…

35.12

Hãy liệt kê một số nguồn phát thải khí carbon dioxide vào khí quyển. Để giảm thiểu phát thải carbon dioxide vào khí quyển chúng ta cần phải làm gì?

Phương pháp giải:

Dựa vào chu trình carbon

Lời giải chi tiết:

Một số nguồn phát thải khí carbon dioxide là: nhà máy công nghiệp, các phương tiện giao thông, sự hô hấp của động thực vật, đốt cháy nhiên liệu,…

35.13

Trình bày bằng bài viết hoặc nói về chu trình của carbon trong tự nhiên

Phương pháp giải:

Dựa vào chu trình của carbon trong tự nhiên

Lời giải chi tiết:

Trong tự nhiên luôn có sự chuyển hóa carbon từ dạng này sang dạng khác. Sự chuyển hóa này     diễn ra thường xuyên, liên tục và tạo thành chu trình khép kín được gọi là chu trình carbon.

Các quá trình trong chu trình carbon là:

Quá trình hấp thu làm giảm lượng carbon dioxide trong khí quyển

+ Khí carbon dioxide trong không khí được thực vật hấp thu và thực hiện quá trình quang hợp tạo ra các hợp chất hữu cơ giúp thực vật phát triển. Động vật sử dụng thực vật làm thức ăn, các hợp chất chứa carbon trong thực vật được chuyển sang động vật

Quá trình phát thải khí carbon dioxide:

+ Các sinh vật sống đều có sự hô hấp. Quá trình hô hấp là nguồn phát thải carbon dioxide đáng kể.

35.14

Trình bày về:

1. Bằng chứng của sự biến đổi khí hậu do việc gia tăng hiệu ứng nhà kính

2. Nêu một số biện pháp giảm lượng khí thải carbon dioxide ở phạm vi trong nước và phạm vi toàn cầu

3. Trên cơ sở một số hệ quả của sự ấm lên toàn cầu, hãy dự đoán về các tác động tiêu cực trước mắt và lâu dài nếu không có các biện pháp giảm thiểu sự phát thải khí nhà kính

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức của bản thân và các thông tin trên internet, sách, báo

Lời giải chi tiết:

1. Bằng chứng của sự biến đổi khí hậu do việc gia tăng hiệu ứng nhà kính: băng tan ở 2 cực, mực nước biển tăng lên, nóng lên toàn cầu

2. Trồng nhiều cây xanh, sử dụng nhiên liệu xanh như khí hydrogen, hơi nước

3. Tác động tiêu cực: hiện tượng eninol diễn biến phức tạp, hạn hán, cháy rừng xảy ra ở nhiều nơi. Nếu không có biện pháp giảm thiểu thì một số vùng lãnh thổ sẽ bị xóa xổ vì mực nước biển tăng dần.

35.15

Hãy cho biết nguyên nhân của sự gia tăng hàm lượng carbon dioxide, methane trong khí quyển dẫn tới sự tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu.

Phương pháp giải:

Dựa vào các nguồn phát thải khí carbon dioxide

Lời giải chi tiết:

Nguyên nhân: nhu cầu của con người tăng về việc sử dụng nhiên liệu tăng, các nhà máy trong ngành công nghiệp đốt cháy nhiều nhiên liệu hóa thạch dẫn đến hàm lượng carbon dioxide, methane tăng

35.16

Vì sao nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lại dẫn tới nước biển dâng? Hiện tượng này gây ra tác hại gì?

Phương pháp giải:

Dựa vào tác hại của việc gia tăng khí carbon dioxide

Lời giải chi tiết:

Vì khi nhiệt độ trung bình tăng, băng ở 2 cực tăng dẫn đến mực nước biển dâng. Hiện tượng này có thể nhấn chìm nhiều vùng lãnh thổ thấp.

35.17

a) So với điều kiện thường, ở điều kiện tạo thành băng cháy, khí methane tan trong nước nhiều hơn hay ít hơn? Vì sao?

b) Tại sao những vụ đắm tàu chở dầu lại gây ra thảm họa môi trường trên biển (cả vùng biển bị phủ lớp dầu loang)?

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất vật lí của nhiên liệu.

Lời giải chi tiết:

a) Băng cháy (hay methane hydrate) là hợp chất hình thành khi khí methane bị mắc kẹt trong mạng tinh thể của nước ở điều kiện áp suất cao và nhiệt độ thấp (thường dưới 0°C). Ở điều kiện áp suất cao, khí methane bị "ép" tan nhiều hơn vào nước và có thể tồn tại trong cấu trúc hydrate. Tại nhiệt độ thấp, cấu trúc mạng tinh thể của nước cũng ổn định hơn, cho phép methane tồn tại trong cấu trúc hydrate mà không dễ dàng thoát ra. Ngược lại, ở điều kiện thường (nhiệt độ cao hơn và áp suất thấp hơn), methane có độ tan rất thấp trong nước do tính chất kém phân cực của nó, nên nó dễ dàng thoát khỏi dung dịch thay vì tan trong nước.

b) Những vụ đắm tàu chở dầu gây ra thảm họa môi trường trên biển vì khi dầu bị tràn ra ngoài, nó tạo thành một lớp dầu loang trên mặt nước, dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng cho hệ sinh thái biển:

- Tạo lớp dầu ngăn cản trao đổi khí: Lớp dầu loang nổi trên mặt biển tạo thành một lớp màng dày, ngăn cản sự trao đổi khí giữa nước và không khí. Điều này làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước, gây nguy hiểm cho các loài sinh vật biển phụ thuộc vào oxy để hô hấp.

- Độc tính và tác động trực tiếp lên sinh vật: Dầu chứa các hóa chất độc hại có thể gây ngộ độc cho các sinh vật biển. Khi cá và các sinh vật khác tiếp xúc hoặc nuốt phải dầu, hệ thống thần kinh, hệ tiêu hóa và các cơ quan khác của chúng bị tổn thương, có thể dẫn đến tử vong.

- Ảnh hưởng đến các loài chim và động vật có vú biển: Khi chim biển tiếp xúc với dầu, lớp lông của chúng bị mất đi khả năng chống thấm nước và cách nhiệt, khiến chúng dễ bị lạnh và không thể bơi hoặc bay. Tương tự, động vật có vú biển như hải cẩu và cá voi cũng chịu tác động nghiêm trọng khi tiếp xúc với dầu loang, ảnh hưởng đến da và khả năng cách nhiệt.

- Phá hủy hệ sinh thái và rạn san hô: Dầu loang gây tổn thương nghiêm trọng cho các rạn san hô và thảm cỏ biển, vốn là môi trường sống quan trọng của nhiều loài sinh vật. Dầu bám vào san hô khiến chúng khó phát triển và phục hồi, làm suy giảm đa dạng sinh học ở các khu vực này.

- Thời gian phục hồi lâu dài: Dầu có thể bám vào bờ biển và các lớp trầm tích đáy biển, khiến việc loại bỏ và làm sạch dầu rất khó khăn và mất thời gian. Các hệ sinh thái chịu ảnh hưởng có thể mất hàng chục năm để phục hồi hoàn toàn.

35.18

a) Khí CO₂ trên thế giới được lưu trữ ở đâu? Những nguồn lưu trữ này thay đổi như thế nào trong thời gian gần đây?

b) Đốt cháy hoàn toàn 1 tấn xăng (giải thiết đó là hydrocarbon có công thức phân tử C₈H₁₈) thì sẽ phát thải ra bao nhiêu tấn CO₂?

Phương pháp giải:

Dựa vào chu trình của carbon

Lời giải chi tiết:

a) CO₂ được lưu trữ ở 3 nơi chính: đại dương, rừng và thảm động vật; lớp trầm tích và dưới lòng đất.

Những nguồn lưu trữ này đã thay đổi do:

- Biến đổi khí hậu và hoạt động của con người đã làm thay đổi các nguồn lưu trữ này. Đại dương ngày càng hấp thụ CO₂ nhiều hơn nhưng cũng acid hóa nhanh hơn. Đồng thời, phá rừng tiếp tục làm giảm khả năng lưu trữ CO₂ của rừng.

- Công nghệ lưu trữ và thu giữ CO₂ đang được đẩy mạnh để giảm lượng khí thải, nhưng hiện vẫn ở mức độ thử nghiệm và chưa áp dụng rộng rãi.

b) 

n _C8H18 = \(\frac{1}{{114}}\tan .mol\)

C₈H₁₈ + 25/2 O₂ → 8CO₂ + 9H₂O

\(\frac{1}{{114}}\)→                         \(\frac{{8.1}}{{114}}\)

m _CO2 = \(\frac{{8.1}}{{114}}\).44 = 3,1 tấn