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第七单元燃料及其利用一、燃烧1、定义：可燃物跟空气中的氧气发生的一种发光放热的剧烈的氧化反应。2、条件：必须同时具备三个条件，缺一不可。①要有可燃物。②可燃物要与氧气接触。③可燃物要达到燃烧时所需的最低温度——着火点。3、燃烧的剧烈程度相关因素：①可燃物自身的性质；②可燃物与氧气的接触面积（可燃物的颗粒大小）；③氧气的浓度。二、灭火1、原理：破坏燃烧的条件之一，就可以灭火。2、途径：①将可燃物与氧气（或空气）隔绝。②将可燃物周围的温度降到着火点以下。（注意：可燃物的着火点是不改变的，着火点是物质本身的固有属性，因此不能说用降低着火点的方法来灭火，而只能是降温到着火点以下。）③清除可燃物或使可燃物与火场隔离。3、具体方法：用大量的水、沙、二氧化碳或氮气(液氮灭火器)、泡沫灭火器等均可灭火。4、几种常用灭火器原理和适用范围：①、泡沫灭火器——用来扑灭木材、棉布燃烧而引起的失火；②干粉灭火器——除用来扑灭一般火灾外，还可用来扑灭油、气等燃烧引起的失火；③二氧化碳灭火器——用来扑灭图书、档案、贵重设备、精密仪器等处的火灾（使用时，手一定要先握在钢瓶的木柄上，否则会把手冻伤）。5、泡沫灭火器灭火原理：（如右图，P126）Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑三、易燃物和易爆物的安全知识1、爆炸：可燃物在有限空间内急剧地燃烧，就会在短时间内聚集大量的热，使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。有物理变化和化学变化引起的爆炸。2、一些与燃烧和爆炸有关的图标：（P129）3、加油站、面粉厂、煤矿矿井等处要严禁烟火。四、燃料1、当今世界三大能源——化石燃料（都是混合物）：煤（工业粮食）、石油（工业血液）、天然气。①形成：石油和煤是古代生物遗骸经过一系列变化而形成，与石油相同，在有石油的地方，一般都有天然气。②煤：成分——有机物和无机物组成的复杂混合物，主要含有C元素，此外还有H、N、O、S等元素和无机矿物质。隔绝空气加热：焦炭、煤焦油、煤气（H2、CH4、CO等）。③石油——粘稠的液体，古代海洋生物、动植物的遗骸埋在地下经过长期复杂的变化而形成。主要含C、H两种元素。根据沸点不同蒸馏分离可得溶剂油、汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青、液化石油气（丙烷、丁烷、丙烯、丁烯，降温加压装入钢瓶中）。④天然气（沼气）——由C、H元素组成的混合物，主要成分甲烷（CH4）。沼气可由秸秆、杂草、人畜粪便发酵而得。⑤最简单的有机物：甲烷（CH4）——物理性质：无色无味的气体，密度比空气小（可用向下排空气法收集），极难溶于水（可用排水法收集）。化学性质：可燃性，点燃前要先验纯CH4+2O2CO2+2H2O。现象：甲烷燃烧，发出蓝色的火焰，放出热量，用干燥的烧杯罩在火焰的上方可以看到烧杯内壁有水珠生成（说明生成了水），及时往反转后的烧杯中倒入澄清的石灰水，石灰水变浑浊（说明生成了二氧化碳）。⑥海底“可燃冰”：CH4·nH2O。2、化石燃料的合理开采和节约使用：化石燃料是不可再生的资源，应合理开采，综合利用并节约使用。节约使用的一种方法使燃料充分燃烧（节约能源，减少环境污染）。使燃料充分燃烧通常考虑两点：①燃烧时要有足够多的空气（或氧气），②燃料和空气（或氧气）要有足够大的接触面积（如把煤制成蜂窝煤）。如果空气（或氧气）不足或跟燃料接触面积太小，燃料就会不完全燃烧，不仅使产生的热量减少，浪费燃料，而且还会产生大量的一氧化碳等有害气体污染空气。五、化学反应的能量变化1、放热：反应条件是点燃的（燃烧）、金属和酸反应等；2、吸热：反应条件是高温或加热的。六、使用燃料对环境的影响1、煤和石油等化石燃料燃烧对空气的污染主要有：①燃料中的一些杂质如S、N等产生SO2、NO2等气体溶于雨水会形成酸雨（酸雨会影响人的健康、植物的生长，造成对自然资源及建筑物等的破坏）；②燃料燃烧不充分，产生一氧化碳；③未燃烧的碳氢化合物及碳粒、尘粒等排放到空气中。所以要尽量减少使用原煤做燃料。要使用脱硫煤并使其充分燃烧。2、汽车尾气对的空气污染及其防治措施：①污染：汽车尾气含有CO、未完全燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。②治理：改进发动机的燃烧方式，以使汽油能充分燃烧；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。使用清洁燃料如压缩天然气（CNG）或液化石油气（LPG）；在汽油中添加适量的酒精制成的乙醇汽油等。3、使用和开发新的燃料和能源①酒精（学名乙醇，化学式C2H5OH）——制取：用高粱、玉米、薯类等为原料，采用发酵、蒸馏等方式生产；性质→无色透明有特殊气味的液体，能与水以任意比互溶。在空气中燃烧，放出大量的热量：C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O；用途→用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃烧。它属再生能源，在汽油中加入适量酒精作为汽车燃料，可节省石油资源，减少汽车尾气的污染。②氢气——无色、无味的气体，无毒、极易燃烧，燃烧放出大量热量：2H2+O2==2H2O。氢气是最清洁的燃料，但由于制取成本高和贮存困难，目前还不能广泛使用。三大优点：来源广，无污染，放热多。实验室制取：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,用实验室制取CO2的发生装置，可以采用向下排空气法或排水法收集。③：其他能源：正在利用和待开发的新能源有：太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能等。这既解决化石能源面临耗尽之危，又可减少对环境的污染。原理：C+2CuO高温2Cu+CO2↑点燃实验步骤：①按(上图)从下到上安装好仪器，试管口略向下倾斜。②将木炭粉和黑色氧化铜分别充分烘干后，按一定的质量比称取两种黑色粉末。放入研钵中反复研碎、混匀。③用药匙或小纸槽将黑色混合物放进试管底部，塞上带有橡皮塞的直角玻璃导管，玻璃导管的另一端插入另一支盛有澄清石灰水的试管中。④点燃酒精灯，先预热试管，然后集中在盛有混合粉末处加强热。几分钟后，可观察到澄清石灰水变浑浊。⑤拔下橡皮塞，熄灭酒精灯，待试管自然冷却后，将试管中的混合物倒在一张白纸上。⑥混合粉末中有红色的单质铜生成。要点提示氧化铜与碳的配比：由化学方程式计算，氧化铜与碳的质量比应当是13∶1，在实际操作中，氧化铜粉与炭粉的质量比控制在(9～13)∶1的范围内效果较好。（22Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。含氧化合物提供氧的性质叫做氧化性，含氧化合物是氧化剂；夺取含氧化合物中氧的物质是还原剂，它的这种性质叫做还原性。用于冶金工业，如3C+2Fe2O3高温4Fe+3CO2↑要点提示①氧化剂和和还原剂描述的对象是反应物，还原反应和氧化反应描述的是反应过程，氧化剂具有氧化性，还原剂具有还原性。如：反应2CuO+C2Cu+CO2↑。氧化铜失去氧而变成单质铜，氧化铜被还原发生了还原反应。木碳得到氧变成二氧化碳，木碳被氧化发生了氧化反应。木炭使氧化铜还原为铜，木炭具有还原性，是一种还原剂。氧化铜能使木炭氧化为二②氧化反应和还原反应同时发生，不可能在一个反应中，只有物质发生氧化反应，没有物质发生还原反应。也就是说在同一反应中，有氧化剂，也有还原剂。问题·思路·探究问题1：思路:吸附是各种固体表面都有的性质。一定质量的吸附剂，吸附能力的大小决定于其表面积的大小，表面积越大，吸附能力越强。被吸附的气体物质的分子越大（半径越大）——相对分子质量越大，沸点越高，探究:木炭和活性炭的吸附是将被吸附物（有色液体、气体、有毒气体等）吸在表面（细管道内），这个变化并没有新物质生成，因此是物理变化。由于活性炭是将木炭在隔绝空气的条件下，通过水蒸气气流加强问题2：思路：由于同一种元素可以组成不同种单质，元素已经发现了109种，那么单质的种类就要更多了。注意探究：同一种元素不仅能够组成一种单质，有的还能组成多种单质，如碳元素可组成金刚石、石墨、C60等几种单质；磷元素可组成红磷、白磷等单质；氧元素可组成氧气、臭氧等单质。典题·热题·新题例1：碳元素有金刚石、石墨和无定形碳等多种单质，下列关于碳单质的叙述正确的是（）A.都是黑色固体B.C.在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳D.思路解析：金刚石是无色透明的，所以A选项不对；这几种物质正是因为碳原子排列方式不同所以结构不同，是不同的物质，所以B选项错；金刚石、石墨和无定形碳都是碳元素形成的单质，其燃烧产物相同，都是二氧化碳；这三种物质中，只有无定形碳是疏松多孔的物质，具有吸附性，能使红墨水褪色，所以D答案：C深化升华该题考查了对同种元素可以组成不同单质的理解，进一步提高了对组成结构决定性质、性质决定用途基本原理的认识。金刚石、石墨和无定形碳等单质都是由碳元素组成的，虽组成元素完全一样，但因结构不同,又是完全不同的几种物质，性质差别很大。如金刚石无色透明、硬度极大、不导电，石墨呈灰黑色、质软、具有良好的导电性，木炭、活性炭有较强的吸附性等，用途也各不相同。例2：1985年科学家发现的C60分子是由60个碳原子构成的，它的形状像足球（图C），因此又叫足球烯。1991年科学家又发现一种碳的单质——碳纳米管，它是由六边环形的碳原子构成的管状大分子（图D）。图A、图B分别是金刚石和石墨的结构示意图，图中小黑点均代表碳原子。思路解析：由于碳原子排列方式的不同，导致它们的物理性质有较大差异。金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管都是由碳原子构成的碳单质，它们的化学性质（常温下稳定性、可燃性、还原性）是相同的，而且由于碳原子的最外层电子数为4，常温下不易得失电子，决定了这些碳单质在常温下性质稳定。证明足球烯和碳钠米管都是由碳元素组成的，首先利用其可燃性说明其含有碳元素，其次通过定量测定证明其只含碳答案：（1）碳原子的排列方式不同。（2）不活泼，因为碳原子的最外层电子数为4，常温下不易得失电子。（3）将足球烯放在充满氧气的密闭容器里使之燃烧，测定其生成物是二氧化碳，且二氧化碳里所含碳的分析题目时应将足球烯和碳纳米管的结构、性质与金刚石和石墨的结构、性质相联系。例3：据《美国化学杂志》报道，中国科学家以二氧化碳为碳源，金属钠为还原剂，在470℃、80MPa下合成出金刚石，具有深远意义。下列说法不正确的是…（A.B.金刚石是碳的一种同位素C.D.思路解析：判断过程属于物理变化还是化学变化的关键是看是否产生新的物质，由二氧化碳合成金刚石产答案：B深化升华此题综合性较强，考查的知识点较多，既有概念方面的问题，又有化学性质方面的问题，如钠被氧化最终生成碳酸钠，还有理论方面的问题，如共价键。只要这些基本知识比较扎实，此问题不难解决。例4：水煤气厂生产煤气，将水加热成蒸气，通过赤热的碳，得到氢气和一氧化碳。王老师为了说明其化学原理，画出了如图所示的卡通片，其中A图表示（物质），是剂；B图表示（物质），是剂；写出该反应的化学方程式AB思路解析：根据氧化还原反应的原理，氧化剂给出氧原子，还原剂得到氧原子，从反应H2O+C高温H2+CO可看出，H2O答案：H2O氧化C还原H2O+C高温H2+CO深化升华本题首先要学会读图片，根据图片提供的信息，给出氧原子的应该是水，得到氧原子的应该是碳。