第四章燃料及其燃烧(答案)
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第四章燃料及其燃烧
4.1燃烧与灭火
一、燃烧的条件
1、可燃物燃烧的条件温度达到着火点
着火点一一物质燃烧所需的最低温度与氧气接触
2、燃烧的定义:
有剧烈的发光发热现象的化学反应
3、燃烧的三个条件
燃烧一定要有氧气参与吗?实验一:镁带在二氧化碳中燃烧
现象:剧烈燃烧,生成白色与黑色固体
化学方程式:2Mg + CO2 —点^ 2MgO + C 实验二:钠在氯气中燃烧
现象:剧烈燃烧、黄色火焰,生成白烟。
化学方程式:2Na + Cl2 —一?2NaCl
二、灭火与防火
1、缓慢氧化
白磷自燃:4P +5O2T2F2O5
与氧气发生的比较缓慢没有明显现象的氧化反应。
二硫化碳是一种具有挥发性的有机溶剂。
二硫化碳挥发后,白磷成为细小的颗粒留在滤纸上。
着火点底,白磷跟空气中的氧气接触后,发生缓慢氧化,并放热。
随着热量的积聚,当温度达到白磷的着火点时,发生白磷的自燃,并引起滤纸的燃烧。女口:钢铁生
锈、食物腐败、酒的酿造、人和动物的呼吸、衰老、橡胶的老化。
2、爆炸
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在有限的空间里,可燃物(可燃性的气体、可燃性的液体的蒸汽以及可燃性的粉尘)发生 急速燃烧时,常会发生爆炸。
一切可燃性的气体、 可燃性的液体的蒸汽、 可燃性的粉尘在空气中的浓度达到一定范围时, 都可能发生爆炸。这个浓度范围叫做爆炸极限。
STOP30喷雾灭火器
3、 灭火与防火的原理
隔绝空气或者氧气(灭火器、锅盖) 降低可
燃物的温度到着火点以下(水) 移走可燃物
(森林着火砍树开辟隔离带)
4、 灭火器原理、选择及操作
(1)原理
简易灭火器: 干粉灭火器: (2NaHCO 3 +H 2SO4T Na 2SO 4 +H 2O+CO 2
△
2NaHCO 3 ------ ? Na 2CO 3 +H 2O+ CO 2
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法国公司Aktikam的STOP30喷雾灭火器,既安全又快捷扑灭家庭、工厂、
花园或营地的小火。喷雾时间更持久(可用45秒钟,普通灭火器只能维持 4 - 5
秒钟),更迅速扑灭火种。
STOP30它能彻底扑灭不同类型的火灾(例如因纸、油、溶剂和燃料引起的
火灾),且可以安全地使用在最高达380伏特的电器用品上。它是高度耐热的。
STOP3O主要由含多价添加剂(阴离子及酸硷性兼备的张力活性剂、甘油及防腐剂)的水组成,以氮
气推进,该成分会形成快速覆盖火焰的泡沫。泡沫产生一层薄膜,阻绝氧气,防止死灰复燃,令火焰在几
秒钟内熄灭。
STOP30不危害健康,不刺激眼睛或皮肤,不含毒性,符合环保原则,它90%的成份可于5天后作
生物分解。
家庭防火安全
家庭不妨配备以下几样东西,即一只小型家用灭火器,一根绳子,一只手电筒和几具简易的防烟面
罩。
研究表明,烟雾中含有氢氰酸、丙烯醛、一氧化碳等有害气体,许多丧生者大都被毒烟熏死。此外,
微粒碳也是烟雾中的杀手之一,防止微粒碳的伤害乃是当务之急。
然而,家庭如果备有一些简易的防毒防烟口罩,在危急关头,戴上防毒口罩,就能有效地抵御有毒烟
雾的侵袭而死里逃生。如果没有口罩,毛巾也是可以应付突发情况的,尤其是浸水后使用效果更佳。如果平
时花点钱备足以上四样东西,并放在家人比较熟悉且随手可取之处,在危急关头定能帮上大忙。
三、燃料的充分燃烧提高燃料利用率的措施:
外部不间断的供应足够的氧气促进燃烧
把固体燃料粉碎,把液体燃料喷成雾状,增大燃料跟空气的接触面。改进设备,防止热量散失。
小结
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4.2碳
一、碳同素异形体
1. 碳是组成物质的重要元素。
自然界里含碳元素的单质和化合物占物质总数的 2. 碳的单质
金刚石和石墨
(1) 金刚石
阅读“扶南出金刚,生水底石上,如钟乳状,体似紫石英,可以刻玉,人没水取之,虽铁 锤击之亦不伤。”
金刚石是天然物质里最硬的物质
用途1 :切割玻璃
用途2 :制成钻石
金刚石的结构
(2) 石墨
“用小刀削一些铅笔芯,触摸铅笔芯粉末” 石墨是自然界最软的物质之一
用途1 :作笔芯
有滑腻感:作润滑剂
石墨的结构
“用铅笔芯串联成一个电路,观察灯泡是否明亮” 石墨能导电
熔点高
90%以上。
2匕
OMBirL W
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物质性质
用途 石墨 质地软 导电 熔点高
制笔芯 高温坩埚 电极
金刚石 是最硬的天然物质 钻探
切削金属和玻璃 制钻石
(3)富勒烯
碳元素组成的第三种单质
化学式:C 60
3. 同素异形体:同种元素组成的不同的单质。
4. 无定形碳:由石墨的微小晶体和少量杂质组成 木炭、活性炭、焦炭、炭黑 判断:同素异形体
金刚石、石墨、富勒烯 一氧化碳、二氧化碳 红磷、白磷 水、双氧水 氧气、臭氧 二、单质碳的性质 1、物理性质一一吸附性 吸附色素 吸附气体
活性炭吸附各种气体的数据
(同种活性炭1克、15C 、常压。)
气体 H 2 02 SO 2 CO 2 CI 2
吸附的体积(V/厘米3) 4.7 8.2 380 47.6 235
沸点(t/C ) -252.7 -183 -10.1 -78.5 -34
式量 2 32 64 44 71
找一找:活性炭吸附气体的能力与气体的什么性质有关?
2、化学性质
常温下:化学性质稳定 高温下的化学性质
(1)可燃性
V
X
V
X
V
丁
¥
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完全燃烧:C +02 —点燃T C02
不完全燃烧:2C + 02 -点燃T 2C0
(2)还原性 实验一:木炭还原氧化铜 现象:黑色固体变成红色,澄清石灰水变浑浊。 化学方程式:C +2Cu0 —高退
T C02 +2Cu 还原剂一一夺取氧的物质。
氧化剂一一提供氧的物质。 还原剂具有还原性; 氧化剂具有氧化性; 氧化反应 物质与氧发生的化学反应 还原反应——含氧化合物里的氧被夺取的反应。
C + 2伽O 高温 > CO, t +2C?
具右还原性
发生氧化应应 实验二:木炭与
二氧化碳反应 化学方程式:
C+CQ 作为 还原剂氧化剂
具冇 i 丕原性氧化性
发生 氧化反应还原反应
小结 碳的单质:
金刚石 石墨 富勒烯 同素异形体:
碳的物理性质:特殊的物理性质——吸附性 碳的化学性质:
可燃性
还原性 4.3化学燃料
世界能源结构发展
18世纪60年代:薪柴7煤炭
作为还原剂 氧化剂
注原反应
C 、P 、0
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20世纪20年代:煤炭7石油、天然气 20世纪70年代:石油、天然气7以再生能源为基础的新型能源
一、化石燃料 化石燃料:煤、石油和天然气等由古代生物腐烂后,经过长期地质条件的变化,在地层中 形成的大面积的可燃性矿物。
1、 煤及其产品
煤:主要含碳,少量的 S 、P 、H N 0等元素;
管道煤气:主要可燃性成分为 H 2、CH 、CO
水煤气:主要可燃性成分为 H 、CO
制取方法:水跟赤热的炭反应生成;
化学方程式: C + H 2。一高4 CO + H 2
2、 石油(原油)
主要含有碳、氢元素。是多种化合物的混合物。
石油的分馏(物理方法)实验 --
-ZJt 油分回洗菅 (3 A f 溶剂油 W Q G J f 果油 原料油f 丰迦 柴油、润滑油、石蜡、沥青 汽油 f 航空煤油 \、 匱料油汽\ fflM E D 7 ____ 泡覃、、、 HL , jiim ■■ ■ I ■ IVBRPRI I I I ■ UU ;、\ 趴■>和册1hiv 啟if ■ ■ ■ L - J ” ” u I 、bbl 分馏产物:石油气、汽油、煤油、 3、天然气 主要成分:甲烷 CH4 甲烷的物理性质: 无色、无味的气体, 极难溶于水 可用排水法收集 密度小于空气 可用向下排空气法收集 甲烷的化学性质一一可燃性 f 煤油 f 轻柴油 化学方程式:CH 4 +202 —点J CO 2 +2H 2O 二、绿色能源 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 核能正逐步取代化石能源 氢能将成为开发新能源的重点 优点:燃烧热值高;无污染 氢气的制备 氢气的贮存 某些金属具有很强的捕捉氢的能力,在一定的温度和压力条件下,这些金属能够大量“吸 收”氢气,反应生成金属氢化物,同时放出热量。其后,将这些金属氢化物加热,它们又会分 解,将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属,称为储氢合金。 储氢合金的储氢能力很强。单位体积储氢的密度,是相同温度、压力条件下气态氢的 倍,也即相当于储存了 1000个大气压的高压氢气。 由于储氢合金都是固体,既不用储存高压氢气所需的大而笨重的钢瓶,又不需存放液态氢 那样极低的温度条件,需要储氢时使合金与氢反应生成金属氢化物并放出热量,需要用氢时通 过加热或减压使储存于其中的氢释放出来,如同蓄电池的充、放电,因此储氢合金不愧是一种 极其简便易行的理想储氢方法。 其他新能源:地热能、风能、太阳能 小结 化石燃料 污染、破坏环境 储量有限 绿色能源 天然气 可燃性 总结 燃烧和灭火 可燃物燃烧的条件 单质碳的性质及一氧化碳、二氧化碳的性质 氢气的制法与性质 对照氢气、炭、一氧化碳的还原性 溶洞的形成及碳酸钙的性质 二氧化碳的制备(启普发生器) 能源(化石燃料和绿色能源) 对比学习CO 和 CQ 的性质 他们说的对吗? 1、 有人说:我只要闻到煤气的气味就会关上开关,哪会中毒呢? 2、 有人说:只要在厨房放一盆水就可防止煤气中毒。 一、物理性质 1000 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 固态的二氧化碳叫做干冰。 实验二co 一, 实验三:CO ;然烧 CQ CQ 与水反应 反应 不反应 与碱溶液反应 反应 不反应 可燃性 无 有可燃性 还原性 无 有还原性 毒性 无 有 实验装置 干冰的用途 (1) (2) (3) 实验一 00 人工降雨 冷藏食品 人造云雾 微微刃热 紫 ft 石蕊 试 裁 io 澄清石灰水 澄清 石 灰 水 腾飞教育网fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f I C+CuO 澄沽的 石灰水 =氧化碳还原秋化铜 判断这个反应中的氧化剂和还原剂 co + CuO - △ Cu + CO2 还原剂氧化剂注意事项: 1. CO气体早出晚归(同H2); 2.尾气必须收集或者燃烧掉,防止污染空气。你知道吗? 为什么盛有澄清石灰水的试剂瓶内壁上总有一层白色物质呢? Ca(OH )2+82-? CaCO s J +H 2O 讨论 腾飞教育网fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 1、 温室效应有什么影响? 2、 温室效应的防治方法? 温室效应对气候的影响 含碳燃料(如煤、石油、天然气)的燃烧产生大量的二氧化碳,产生温室效应,使地球的气 温不断上升。 极地的冰融化,海平面上升,淹没沿海土地;使更多的水蒸气进入大气,一些富饶的土地 将会变成沙漠。 练习 1.在使用燃气热水器时,若通风不畅,易使人中毒,造成中毒的气体是( A .氧气 B.氮气 C ?二氧化碳 D. —氧化碳 答案:D 2.宣传科学知识,揭露伪科学是化学工作者的义务。下列各项中,属于伪科学的是( A B C D .用液态氢作燃料发射火箭 ?用干冰进行人工降雨 ?用催化剂把水变成汽油 .CO 气体可用来冶炼金属 答案:C 3. CO 和 CO2相同的是( ) A B C D ?物理性质相同 .化学性质相同 ?组成元素相同 ?相对 分子质量相同 答案:C 4. 你能用多少种方法鉴别 CO 和CO2气体呢? (1) 分别通入澄清的石灰水,观察石灰水是否变浑浊。 (2) 分别通入石蕊试液,观察溶液是否变红。 (3用燃着的木条分别伸入,观察火焰是否熄灭。 (4)分别通入灼热的氧化铜,观察是否变红色。 氧化碳的性质 一氧化碳 1、物理性质 无色、无味的气体 密度略小于空气 不能采用排空气法收集 (空气的密度1.29g/L , —氧化碳的密度 1.25g/L ) 难溶于水 可采用排水法收集 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f (一体积水仅能溶解 0.02体积一氧化碳) 2、化学性质 (1)可燃性 现象:淡蓝色的火焰 化学方程式:2C0 + O 2 —点J 2CO 2 (2)还原性 实验一:一氧化碳还原氧化铜 现象:黑色氧化铜变成红色,澄清石灰水变浑浊 化学方程式: CO + CuO-仝T CO 2 +Cu 实验二:一氧化碳还原氧化铁 化学方程式:3CO + Fe 2O 3 -高匚 3CO 2 +2Fe 这两个反应中,还原剂是 答案:CO (3)毒性 与血液反应 一氧化碳与血红蛋白的结合能力是氧气的 210倍! 血液与一氧化碳结合后就不输送氧气,人体就会缺氧,感到头痛、恶心、记忆力减退等, 吸入多量的一氧 化碳,会使人窒息死亡。 四、二氧化碳的性质 1、 物理性质 无色、无味的气体 密度 空气 可溶于水 固体俗名:干冰 2、 化学性质 (1) 与水反应:CO2+H 2O T H 2CO 3 能使紫色石蕊变红 (2) 与碱溶液反应 (如:澄清石灰水):Ca(OH )^CO ^ CaCO^+H 2O (3) 氧化性: 与木炭反应: C +CO 2 —旦经一? 2CO 与金属镁反应:2Mg +CO 2 —点 J 2MgO+C 3、 二氧化碳对气候、人体的影响 对全球气候的影响:二氧化碳排放过多,引起 答案:温室效应 答案:> 可用向上排空气法收集 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 4、应用 光合作用的原料 干冰、液态二氧化碳用于灭火 干冰用于人工降雨和保藏食品 巧用二氧化碳制氧气: 2Na 2O^2CO^ 2Na 2CO^O 2 有几种方法可以获得二氧化碳 哪种能获得少量纯净的二氧化碳? 点燃 2C0 + 02 - 点 J 2CO 2 占燃 CH ^2O 2-点^ CO 2 +2H 2O CaCO 3 +2HCI T CaCl 2 +H 2O +CO 2 NaCO s +2HCI T 2NaCI +H 2^CO 2 C +2CuO _ 高込T 2Cu +CO 2 CO +CuO -仝T CO 2 +Cu 反应物 1 CaCO 3颗粒 CaCO 3粉末 Na 2CO 3粉末 反应程度 1剧烈 适中 剧烈 装置: 反应装置 五、二氧化碳的实验室制法 原 料: 原理: 大理石(或 石灰石)、稀盐酸 (注 意:不能用稀硫酸代替) CaCO 3 + 2HCI T CaCl 2 +H 2O+CO 2 or =r- ' 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 装置 A B 适用的反应物 固体 固体+液体 反应条件 加热 常温 例如 KCI0 3制氧气 氢气 H 2O 2制氧气 缺点: 1、 消耗药品多; 2、 只能使用块状固体,不能使用粉状固体; 3、 不能受热,反应也不能放热,防止发生器炸裂。 练习 右图四组装置能起到与启普发生器相同效果的是 随制随停 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 如何检验装置的气密性 关闭活塞,往长颈漏斗中加水,看水是否漏至试管中。若气密性良好,则加入长颈漏斗的 水不会进入试管当中;试管内空气被密封,无法排出,存在气压。 收集与检验 收集:向上排空气法(二氧化碳密度大于空气) 验满的方法:燃着的木条放在瓶口熄灭 检验的方法:通入澄清的石灰水变浑浊 补充:氢气的性质及制法 一、氢气的物理性质 无色无味的气体 密度小于空气 难溶于水 用于填充气球 二、化学性质 1、 可燃性(注意:点燃氢气前要验纯) 2H 2 +O 2 -点4 2H 2O 淡蓝色的火焰 2、 还原性 氢气还原氧化铜 现象:黑色氧化铜变成红色,试管口有水生成 化学方程式:H 2 +CuO —仝 T H 2O +Cu 氢气作为_______________ ,具有 _____________ ,发生 答案:还原剂 还原性 氧化 粒酸 锌盐 B 可用向下排空气法收集 可用排水法收集 反应。 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 三、实验室制取氢气 原料:锌粒、稀硫酸(或稀盐酸) 装置:启普发生器(或简易装置) 启普发生器 气密性检验的原理:关闭活塞后,底座里面形成一个密闭的体系,有一定的压强,再往其 中加水时,由于内部气体无法排出,所以水也无法进入。 更换药品: 固体:关闭活塞,让液体压入球形漏斗,然后用塞子塞住球形漏斗上口,再将底座上部的 橡皮塞取下,更换、添加固体。 液体:用塞子塞住球形漏斗上口,打开底座下部的活塞,让液体流出,再塞紧活塞,从球 形漏斗加入相应的酸。 启普发生器制备气体 反应装H 除杂装S 干燥装g 收集装置 打开活塞,让固体和液体接触,可以不断地产生气体; 当气体收集满或者不再需要时,关闭活塞,底座内气体压强增大,将酸压入球形漏斗,使 固体和液体分离,反应结束。 实验原理(即化学方程式) Zn +H 2S QT ZnSO 4 +H 2 Zn +2HCI T ZnCI 2 +H 2 H 2 C CO 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 可燃性 H 2 ------- △ H 2。 C - = O U CO C ------ J C O 2 + O 2 CO --- ? CO ? 还原性 H 2-工 CuO ? H 2O C -t CuO ? CO 2 + CuO CO T CO 2 (思考)如何选择实验装置? 判断这个反应中的氧化剂和还原剂 co + CuO -仝T CO 2 +Cu CO 是还原剂,CuO 是氧化剂 注意事项: 1. CO 气体早出晚归 2. 尾气必须收集或者燃烧掉,防止污染空气 《氢气还原氧化铜》实验步骤及注意事项 .. i IIS I 沾 L 右 r 获 水 !■ V ■ ■ TB OtO 石萩 一氧化碳还原舗化铜 3 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f 腾飞教育网 fc1ac930f8b069dc5022aaea998fcc22bdd1436f £ ___ * 一亠 1、 试管口略向下倾斜 2、 导管伸入到试管底部 3、 检验氢气纯度 4、 先通氢气,后加热 5、 结束时,先停止加热继续通氢气直到试管 2Cu +O2 ---- 、2CuO 有水生成 氢气密度小;氢气与 CuO 充分反应 防止氢气氧气混合爆炸 防止氢气氧气混合爆炸 冷却防止空气进入,导致实验失败 Hl 备 CwO
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