燃烧和灭火燃料和热量使用燃料对环境的影响

周课题：燃烧和灭火、燃料和热量、使用燃料对环境的影响撰稿：王洪新审稿：魏国福责编：祝鑫[学习目标集成]1．认识燃烧的条件；使用燃料完全燃烧的重要性；知道灭火的简单原理和方法；知道爆炸发生的原因；了解防范爆炸的措施。2．通过对燃烧条件、灭火原理等的探究活动，进一步认识与体验科学探究的过程。3．了解几种常见的燃料及化学反应过程中的能量变化。4．了解化石燃料的燃烧对环境的影响。重点：燃烧的条件和灭火原理。难点：化学反应中能量的变化。[知识要点梳理]燃烧是可燃物与氧气发生的一种发光、发热的剧烈的氧化反应。知识点一：燃烧条件的探究探究实验1如图19-1所示，通过对热水中白磷、铜片上的白磷和红磷产生的不同现象，逐一分析归纳得出燃烧的条件。图19-1思考1：为什么铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧？可燃物燃烧需要一定温度，即达到着火点（燃烧所需的最低温度叫着火点）。白磷的着火点为40℃，而红磷的着火点为240℃，热水的温度大于40℃，而达不到240℃，因此白磷燃烧而红磷不燃烧。思考2：为什么铜片上的白磷燃烧，而热水中的白磷不燃烧？可燃物燃烧需要氧气，铜片上的白磷和空气（氧气）接触，而热水中的白磷不跟空气（氧气）接触，因此铜片上的白磷燃烧而热水中的白磷不燃烧。思考3：为什么本来在热水中不燃烧的白磷在通入空气（或氧气）后却燃烧起来？在热水中温度虽然达到白磷的着火点，但没有氧气，白磷不能燃烧．当通入空气（或氧气）后，白磷跟氧气接触，故能燃烧。探究实验2（完成下表中的三个实验）实验操作现象解释实验1分别将蘸有酒精、水的小棉花球放到酒精灯上加热片刻蘸酒精的棉花立即烧起来，而蘸水的小棉花球不会燃烧酒精具有可燃性，而水不具有可燃性实验2用透明的玻璃杯罩住燃烧的小蜡烛，观察小蜡烛燃烧情况蜡烛火焰逐渐变暗，最后熄灭烧杯中氧气浓度不断变小，最后氧气被完全消耗实验3将一根小木条和一小块煤置于同一酒精灯上加热小木条很容易烧起来，而小煤球很难燃烧起来使小木条发生燃烧需要的温度较低，而使小煤块燃烧需要的温度比较高[实验结论]通过上面两个探究实验得出：物质燃烧必须同时满足三个条件：（1）物质具有可燃性；（2）可燃物与空气或氧气接触；（3）可燃物达到它燃烧所需要的最低温度（即它的着火点）。这三个条件缺少任何一项都不能燃烧。【要点诠释】1．着火点是可燃物固有的性质，与可燃物本身的性质和颗粒的大小有关，而不随外界条件的改变而改变。不同物质的着火点不同，每种物质具有对应的着火点。应该注意：一种物质的着火点并不是固定不变的，如对于固体物质，颗粒越小、表面积越大,着火点就越低,如炭粉的着火点比炭块的更低。2．空气或氧气在燃烧过程中起助燃剂的作用（支持燃烧），而不具有可燃性，但空气或氧气并不是唯一的助燃剂。3．有些物质虽然不能在空气中燃烧，但可以在氧气中剧烈的燃烧，如：铁丝在空气中只能达到红热状态，在纯氧中可以剧烈的燃烧、火星四射，生成黑色固体。知识点二：灭火的原理与方法1．灭火的原理：燃烧需要同时满足三个条件，因此，要使燃烧不会发生或不再燃烧（即灭火），只要破坏三个条件中的任意一个就能达到目的。①清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离；②使可燃物隔绝氧气（或助燃性的物质）；③使可燃物的温度降到着火点以下。2．灭火的方法：根据灭火的原理，灭火过程中可以采用的方法有：①隔离可燃物。如森林火灾，设置隔离带，使森林中的树木与燃烧区隔离（原理①）；②可燃物隔绝空气或氧气。如厨房油锅着火，盖上锅盖可以灭火（原理②）；③用水使燃烧物冷却降温。如房屋火灾时，喷射大量的水灭火（原理③）；④向火灾现场洒干冰（原理②③）。3．灭火器的灭火原理以及使用范围（1）基本原理：利用CO2密度大、不能燃烧也不支持燃烧的性质。灭火时，灭火器喷射出的CO2覆盖在燃着的可燃物表面，阻止可燃物与空气接触，从而实现灭火。（2）几种灭火器及使用范围：①泡末灭火器：灭火时喷射出大量的CO2和泡末黏附在可燃物上，达到隔绝空气的目的。此类灭火器主要用于扑灭木材、棉布等燃烧引起的火灾。②干粉灭火器：用压缩CO2吹出干粉（主要含碳酸氢钠）来灭火。除扑灭一般可燃物外，还可扑灭油、气等燃烧引发的火灾。③液态二氧化碳灭火器：钢瓶内装着的被压缩的液态二氧化碳喷射出来变为气态二氧化碳灭火。该灭火器主要用来扑灭图书档案、贵重设备、精密仪器等的火灾。（使用液态二氧化碳灭火器时候，一定要握住灭火器的木柄，以免冻伤。）【要点诠释】1．灭火原理实际就是破坏燃烧的条件，三者使用其一就可灭火，也可同时使用。不同的物质燃烧引起的火灾，其灭火的方法不尽相同，如家用电器着火、森林火灾、档案室火灾等与普通火灾灭火方法不同。2．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。知识点三：易燃物和易爆物的安全知识1．易燃物和易爆物（1）易燃物：是指那些易燃的气体和液体，容易燃烧、自燃或遇水就能燃烧的固体以及一些可以引起其他物质燃烧的物质等。如硫、磷、酒精、液化石油气、面粉等。易爆物：指的是受热或受到撞击时容易发生爆炸的物质。如黑火药、硝酸铵等。（2）安全意识：在生产、运输、使用和贮存易燃易爆物时要注意采取一些防范措施。记忆口诀为：易燃爆物要注意，轻拿轻放防撞击；分开放置避暴晒，标志名称要看清；常通风并灭烟火，消防设施要保证；常检查来不轻心，消除隐患为第一。（3）常见的几种安全标志2．爆炸可燃物在有限的空间内急速地燃烧，就会在短时间内聚集大量的热，使气体体积急速膨胀而引起爆炸。可燃性气体或粉尘跟氧气（或空气）混合，由于可燃物与氧气接触的表面积很大，遇到明火就有发生爆炸的危险。因此，加油站、面粉厂、煤矿矿井等处要严禁烟火。爆炸极限：导致爆炸的空气中可燃性气体的体积分数范围。由于可燃性气体与空气混合达到爆炸极限时将发生爆炸，因此，可燃性气体性质实验之前，务必检验气体纯度（常用的方法是：收集一试管该气体，用拇指赌住试管口。将试管移近酒精灯火焰，放开拇指，观察气体燃烧情况。如果气体安静燃烧或仅听到很小的声音，说明该气体是纯净的；如果听到尖锐的爆鸣声，说明发生了爆炸，此气体不纯）。燃烧与爆炸的关系：【要点诠释】1．应一分为二的看待爆炸。爆炸会给人类、社会带来灾难性的危害，如厂房、矿井爆炸；但人们也在利用爆炸来改造自然、造福人类，例如：矿物开采、建筑施工（如拆迁时的定向爆破等）用到爆破技术。2．爆炸不都是化学反应，有些爆炸是物理变化，如汽车轮胎爆炸。知识点四：燃料和热量1．化石燃料远古时代的动植物和其他生物遗体在地球内部热量和压力的作用下，经过几亿年的时间而形成的，是不可再生的能源，它们燃烧后能够提供某种形式的能量（热能、光能、电能等），其中煤、石油、天然气是重要的化石燃料。（1）煤是由古代植物遗体埋在地层下，并在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的，是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物，主要含有碳元素，此外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质（主要含有硅、铝、钙、铁等元素），煤是一种混合物。（2）石油是由古代动植物遗体在地壳中经过非常复杂的变化而形成的一种粘稠状液体，通常显黑色或深棕色，不溶于水，密度比水的稍小。石油主要含碳、氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素，且随着产地不同而不同。石油也是混合物，没有固定的熔点和沸点。（3）天然气一般是指在地下自然形成的可燃性的气体，它的主要成分是甲烷。另外沼气、矿坑气（瓦斯）等的主要成分也是甲烷。2．煤和石油的综合利用煤是我国主要的化石能源，被称为“工业的粮食”，煤的综合利用措施主要有下列2条：（1）煤的汽化：煤在氧气不足的条件下发生不完全燃烧，转化为煤气，又可作化工原料。主要产品有CO、CH4、H2等。（2）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，电极材料（占70％～80％）煤焦油：重要的化工原料（占2％～5％）焦炉气：含有CO、CO2、H2等，既可作燃料又是重要的化工原料（占10％～20％）石油的综合利用⑴石油是复杂的混合物，通过给石油加热，组成石油的各物质的沸点不同，它们就会被先后蒸馏出来，从而得到分离。⑵石油被称为“工业的血液”，石油炼制的燃料主要有：汽油、煤油和柴油。液化石油气的主要成分是：丙烷、丁烷、丙烯和丁烯。这些物质都是人们日常生活、生产和交通运输中的常用燃料。3．化石燃料燃烧：（1）化石燃料通过燃烧以热能的形式给人们提供能量。（2）化石燃料燃烧过程是化石燃料中的化学能转化为热能的过程。（3）化石燃料燃烧的主要产物是二氧化碳和水。人类通过化学反应获得的能量大多来自于化石燃料，而化石燃料的资源是有限的。因此控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，对于节约能源非常重要。4．化学反应的能量变化物质发生化学反应的同时，常常伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即有放热现象或吸热现象。许多化学反应会放出热量，如：燃烧、镁和盐酸反应等。相反有些化学反应会吸收热量，如：碳与二氧化碳反应C+CO22CO【要点诠释】煤、石油和天然气等化石燃料是不可再生的资源，面临被耗尽的危险，应合理开采、综合利用并节约使用。使燃料充分燃烧，对于节约能源、减少环境污染非常重要。使燃料充分燃烧通常考虑两点：一是燃烧时要有足够多的空气（或氧气）；二是燃料和空气（或氧气）要有足够大的接触面积。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。知识点五：化石燃料的燃料对环境的影响1．化石燃料燃烧对环境的影响：（1）影响原因：化石燃料燃烧时会产生的各种有害气体、固体废物以及余热等。（2）煤和石油等化石燃料燃烧时污染因素的来源：①燃料中的一些杂质如硫、氮等产生SO2、NO2等气体；②燃料燃烧不充分，产生一氧化碳、碳氢化合物及碳粒等。（3）主要污染类型及产生污染因素污染类型污染因素温室效应燃料中的碳经燃烧反应转化为二氧化碳等，这些气体进入空气导致空气中二氧化碳浓度增大，从而导致全球气温升高热污染火力发电厂发电剩余的“余热”被排放到河流、湖泊或海洋中，使局部水域水温上升，影响水生物的生存甚至死亡大气污染化石燃料燃烧产生的烟、CO、SO2、NO2等污染物被排放到大气中，不仅影响空气的质量，而且氮和硫的氧化物溶解于雨水中形成酸雨。酸雨不仅影响自然环境，而且影响了生态。2．使用和开发新的燃料及能源煤和石油等都是重要的化工原料，他们燃烧时会对空气造成污染，所以需要使用和开发清洁的燃料。乙醇和氢气属于清洁能源。名称酒精（乙醇）氢气化学式C2H5OHH2燃烧反应C2H5OH+3O22CO2+3H2O2H2+O22H2O特点燃烧产物基本上不污染环境，可做酒精灯、火锅、内燃机等的燃料燃烧产物无污染，是最清洁的燃料。来源高粱、玉米和薯类经发酵、蒸馏可制得酒精，为可再生能源氢气可由分解水得到，目前制取成本高，贮存困难，作为燃料暂不能广泛使用，但终将成为主要能源之一②其他能源现代社会对能源的需求越来越大，化学反应提供的能量已经不能满足人类的需求。目前，人们正在利用和开发其他新能源，如太阳能、核能、风能、地热和潮汐能等。这些能源的利用，不但可以部分解决化石能源面临耗尽的问题，还可以减少对环境的污染。【要点诠释】氢能源是非常理想的能源，但由于氢气的制取成本高和贮存困难，作为燃料暂时还不能广泛使用。随着科技的发展，氢气终将会成为主要的能源之一。[规律方法指导]学习本单元要注意正确理解“着火点”是可燃物燃烧时所需要的最低温度，是物质的一种性质，用水灭火是使可燃物温度降低，降到可燃物的着火点以下，使火熄灭，而不是用降低着火点的方法灭火。对于“爆炸”概念，要注意理解不一定是化学变化，由燃烧引起的爆炸是化学变化，而由气体受热膨胀发生的爆炸则是物理变化，如车胎爆炸，锅炉爆炸等。对于酸雨的认识要注意：不是“只要有二氧化硫、二氧化氮排放就会形成酸雨”，实际酸雨是二氧化硫、二氧化氮在空气中和雨水作用而形成的，对酸雨的界定是pH要小于5.6.[经典例题透析]类型一：燃烧条件的探究题1、图19-2是探究