煤对于现代化工业来说，无论是重工业还是轻工业，无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业，还是轻纺工业、食品工业、交通运输业，都发挥着重要的作用。各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭，因此有人形象地称煤是工业的“真正的粮食”。
我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，不仅储量大，分布广，而且种类齐全，煤质优良，为我国工业现代化提供了极为有利的条件。我国的煤炭广泛用来作为多种工业原料。大型煤炭工业基地的建设，对我国综合工业基地和经济区域的形成和发展起着很大的作用。
2.沧海桑田——煤的形成
在很久以前，我们生活的土地上，生长着郁郁葱葱的远古植物。它们一代又一代地繁衍、更替，在地面上堆积起厚厚的一层黑色腐植质，后来由于地壳运动，它们被深深埋在地层底下，在漫长的岁月里，隔绝空气，承受巨大的压力和极高的温度，经过复杂的物理化学变化，成为碳化化石矿物。
3.点石成金——煤的成分和分类
煤是一种复杂的混合物，它的主要成分是碳、氢、氧和少量的氮、硫或其他元素。氮和硫是煤最主要的杂质，这些杂质燃烧后会产生大气污染物。
煤中还含有许多放射性和稀有元素，如铀、锗、镓等，这些放射性和稀有元素是科技工业所需的重要原料。
煤的种类很多，按不同的标准有不同的分类方法：
（1）根据碳化程度由低到高，可以依次分为泥炭、褐煤（棕褐煤、黑褐煤）、烟煤（生煤）、无烟煤。其中，无烟煤的碳化程度最高，泥炭的碳化程度最低。
（2）根据其岩石结构不同分类，可以分为烛煤、丝炭、暗煤、亮煤和镜煤。烛煤是由许多小孢子形成的微粒体组成的煤；含丝质体的为丝炭；含粗粒体的为暗煤；含有镜质体和亮质体的为亮煤；煤表面光亮，结构坚实，含有95%以上镜质体的为镜煤。
（3）根据煤中含有的挥发性成分多少来分类，可以分为贫煤（无烟煤，含挥发性成分很低）、瘦煤（含挥发性成分比贫煤高点）、焦煤（含挥发性成分比瘦煤高）、肥煤（含挥发性成分比焦煤高）、气煤（含挥发性成分又比肥煤高）和长焰煤（含挥发性成分最高）。其中焦煤和肥煤最适合用于炼焦碳。要炼焦，煤的挥发性成分不能过低，低了它不黏结；也不能过高，过高了它会膨胀得太厉害，都无法用于炼焦。一般情况炼焦都是将多种煤按一定比例混合在一起炼的。
4.物宝天华——煤的用途
煤的生活用途就是用来作燃料，它的主要用途是工业用途。
在工业上，煤用于炼焦，可以产生煤焦油及氨水。焦炭是用于炼铁的重要原料。煤焦油可提取多种工业用的重要化合物。很多人以为煤气是从煤中提炼出来的，但事实是煤气是从原油中提炼出来的石脑油再加以提炼而成的。但煤直接汽化，可以生成水煤气（一氧化碳和氢的混合物），直接用作清洁燃料。
煤，尤其是烟煤（任何挥发性成分较高的煤）直接作为燃料会冒出黑烟，浪费其中的挥发性成分，并造成大气污染。
焦炭作为炼铁的重要原料，对生铁的质量有关键作用，如果含硫高，会严重降低生铁质量，灰分高会降低热值。因此，用于炼焦的煤必须经过洗选，以降低其灰分和硫含量。炼出的焦炭必须选大块坚实的，不能在高炉中被压碎，以便可以通风。选出的碎焦只能做燃料，碎焦做燃料发热量大，不冒烟，是很好的燃料。
第七节石油
1.工业血液——石油
在我们的日常生活中，随处都可以见到石油或其副产品，像汽油、柴油、煤油、润滑油、沥青、塑料、纤维等，这些都是从石油中提炼出来的；而我们千家万户使用的天然气，是通过输气管道和气站再从专门的气站中输送而来的。
石油，是贮存于地下岩石孔隙中的一种易燃油状液体，又称为原油。广义的石油，通常指天然存在于地下的以烃类化合物为主，并含少量杂质的混合物。这种混合物可以是气态（天然气）、液态（原油）和固态（沥青和地蜡）。杂质中有数量不等的液态和固态非烃类化合物，并含多种微量元素。“石油”一词最早是出现在我国宋代科学家沈括写的《梦溪笔谈》一书里。
石油矿床的形成要经历三个阶段：积聚生成、初次运移和二次运移。石油的化学成分会随着产地和油层的化学成分不同而变化，没有固定的参数。
石油在透光照射下，从淡黄到深褐、棕色、黑色，通常呈黑褐色。比重一般比水小。在常温下，它的黏度有的像水一样，有的是呈半固态的稠油。石油能溶解于像苯、氯仿、二硫化碳、醚等中性有机溶液里，因为石油的主要成分是烃。
石油的凝固点和液化点与含蜡量多少有关。石油的电阻很高，不容易导电。石油的物理性质随着它的化学成分的变化而变化。
一般来说，石油的化学成分主要是碳、氢两种元素组成，碳和氢占了95％以上，其次为硫、氮和氧元素。它是一种由2000多种物质组成的混合物，其中烃类化合物占了200多种，烃类物质是组成石油的主要化合物。除了烃类化合物，石油还含有少量硫、氮化合物和一些有机酸。
组成石油的不同化合物，它们的沸点不一样。当我们对石油加热蒸馏，在不同的温度下，可以分离出不同沸点范围的若干部分。
2.浑身是宝——石油的用途
石油和它的衍生用品应用十分广泛。它是工业的动力、农业的杀虫剂、交通运输的燃料、在日常生活中是烧饭煮菜的燃料。石油已经是世界上最重要的动力燃料，具有燃烧完全、发热量高、方便运输等优点。
在古代，固态石油沥青用于建筑、修路、油漆、堵船缝、防水和医药；在近代，石油的第一个重要用途是制成灯油，用来照明；汽车问世之后，石油又被广泛地应用于内燃机的燃料。
汽车、飞机等对石油的需要，使石油炼制业得到飞速发展。除汽油外，石油还是石油气、煤油、柴油、润滑油、渣油、沥青和石蜡的来源。由石油和天然气生产出来的乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯和乙炔等，是现代化学工业的重要原料。乙烯是制造合成纤维、合成橡胶和合成塑料的基本化工原料。苯、甲苯、二甲苯也是上述三大合成材料和医药、农药、炸药的重要原料，而且是现代尖端技术不可或缺的重要原料。农业化肥的生产，主要也是以石油和天然气为原料的。
第八节气海云天——天然气
1.熊熊之火——天然气
在神奇无比的大自然里，存在着一种可以点燃的神秘气体，它就是天然气。
从广义上来说，天然气就是自然界天然存在的气体。从狭义上来说，天然气特指蕴藏在地下含有烃类物质的混合气体。我们可以在油田气、气田气、煤层气、泥火山气、生物生成气中找到它的身影。
天然气有伴生气和非伴生气两种，和原油一起共生被开采出来的叫做伴生气；而非伴生气是指纯气田气和凝析气田气里的以气态存在的天然气。凝析气田天然气被开采出来后，会分离为气相的凝析气田天然气和液相的凝析油气。
天然气燃烧后产生的污染物很少，而且燃烧后无废渣废水产生，所以天然气具有安全、热值高、清洁的独有特点。
天然气是一种混合物，主要成分是烷烃。气相天然气大部分是甲烷，另外还伴有乙烷、丙烷、丁烷等气体；液相凝析油气主要由戊烷以上的烷烃构成。除了烷烃，还有其他一些硫化氢、二氧化碳、氮、水蒸气和稀有元素等杂质。
天然气是远古生物沉积在地下，经过漫长的岁月，裂解成气态的烃类混合气体，蕴藏在地下多孔隙岩层中。
天然气比空气轻，具有无色、无味、无毒的特性，是一种天然的优良能源。但需要注意的是，假如空气中混入5%～15%的天然气，再遇到哪怕是一点点的火花，就会发生爆炸。可见，天然气也是一种可怕的危险品。
2.燃烧自我——天然气的用途
天然气的横空出现给人们的生活带来了诸多便利，它的用途非常广泛：
（1）天然气可以用来发电，这比燃烧煤来发电更为合算。
（2）天然气可以用来制造农业用的氮肥。
（3）天然气可以用来做城市居民生活燃料。
（4）天然气经过压缩后，可以代替汽油作为汽车燃料。
第九节化石气体——可燃冰
1.冰火之间——可燃冰
在变幻莫测的海洋深处蛰伏着一种可以燃烧的白色结晶物质，它就是“可燃冰”。在能源危机日益加重的今天，能源困局已成为人类社会发展的绊脚石。发展探索新能源的任务迫在眉睫，无意间可燃冰进入了人们的视野，为人类未来的新能源之路带来了一线曙光。
20世纪60～90年代，科学家在南极冻土带和海底发现一种可以燃烧的“冰”，这种环保能源一度被看做是替代石油的最佳能源，但由于开采困难，一直难以启用。然而随着近年来科技水平的日新月异，科学家预测：在未来5年到10年，人们对可燃冰将会有全面地了解，并会取得重大突破。
世界上绝大部分的可燃冰分布在海洋里，据估算，海洋里可燃冰的资源量是陆地上的100倍以上。据最保守的统计，全世界海底可燃冰中储存的甲烷总量约为1.8亿亿立方米，约合1.1万亿吨，如此数量巨大的能源是人类未来的希望，是21世纪具有良好前景的后续能源。
可燃冰被西方学者称为“21世纪能源”或“未来新能源”。迄今为止，在世界各地的海洋及大陆地层中，已探明的可燃冰储量已相当于全球传统化石能源（煤、石油、天然气、油页岩等）储量的两倍以上，其中海底可燃冰的储量够人类使用1000年。科学研究表明，仅在海底区域，可燃冰的分布面积就达4000万平方千米，占地球海洋总面积的1/4。目前，世界上已发现的可燃冰分布区多达116处，其矿层之厚、规模之大，是常规天然气田无法相比的。
可燃冰，学名为“天然气水合物”，是在一定条件下，由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质。可燃冰实际上并不是冰，而是水包含甲烷的结晶体，因为凝固点略高于水，所以呈现为特殊的结构。
由于天然气水合物中通常含有大量甲烷或其他碳氢气体，极易燃烧，外观像冰，所以被人们通俗、形象地称为“可燃烧的冰”。可燃冰的主要成分是甲烷与水分子，又称“笼形包合物”；它燃烧产生的能量比同等条件下煤、石油、天然气产生的能量多得多，而且在燃烧以后几乎不产生任何残渣或废弃物，污染比煤、石油、天然气等要小得多。
可燃冰被能源科学家看做是最环保的化石气体。经过燃烧后，它仅会生成少量的二氧化碳和水，并且能量巨大，是普通天然气的2～5倍。
2.喜中有忧——可燃冰的缺点
可燃冰在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也带来了严峻的挑战。天然气水合物中甲烷的温室效应是二氧化碳的20倍，温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。
全球海底可燃冰中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的3000倍，稍有不慎，让海底可燃冰中的甲烷气逃逸到大气中，将造成无法想象的后果。而且固结在海底沉积物中的水合物，一旦条件变化使甲烷气从水合物中释出，还会改变沉积物的物理性质，极大地降低海底沉积物的工程力学特性，使海底软化，出现大规模的海底滑坡，毁坏海底工程设施，还会危害海底输电或通信电缆和海洋石油钻井平台等设施的安全。
天然可燃冰一般呈固态，不会像石油开采那样自喷流出。如果把它从海底一块块搬出，在从海底到海面的运送过程中，甲烷就会挥发殆尽，同时还会给大气造成巨大危害。为了获取这种清洁能源，世界许多国家和地区都在研究天然可燃冰的开采方法。
可燃冰的开发利用更是世界性难题。科学家指出，开发可燃冰非常危险。如果可燃冰开采不当，后果绝对是灾难性的。在导致全球气候变暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要高20倍；而可燃冰矿藏哪怕受到最小的破坏，都足以导致甲烷气体的大量泄漏，从而引起强烈的温室效应。另外，陆缘海边的可燃冰开采起来十分困难，一旦出了井喷事故，就会造成海啸、海底滑坡、海水毒化等灾害。
所以，可燃冰的开发利用就像一柄“双刃剑”，需要小心对待。
3.演化更迭——可燃冰的形成
形成可燃冰的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99%的天然气水合物通常称为甲烷水合物。
可燃冰是自然形成的，它们最初来源于海底下的细菌。海底有很多动植物的残骸，这些残骸腐烂时产生细菌，细菌排出甲烷；当正好具备高压和低温的条件时，细菌产生的甲烷气体就被锁进水合物中。
可燃冰大多分布在深海底和沿海的冻土区域，这样才能保持稳定的状态。然而可燃冰的形成必须具备三个基本条件，缺一不可：一是温度不能太高；二是压力要足够大，但不需太大，0℃时，30个大气压以上就可生成；三是地底要有气源。
可燃冰受它的特殊性质和形成时所需条件的限制，只分布于特定的地理位置和地质构造单元内。一般来说，除在高纬度地区出现的与永久冻土带相关的可燃冰之外，在海底发现的可燃冰通常存在于水深300～500米以下，主要附存于陆坡、岛屿和盆地的表层沉积物或沉积岩中，也可以散布于洋底以颗粒状出现。
