第四章燃料及其燃烧答案.docx
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第四章燃料及其燃烧答案
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——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:
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:
二、灭火与防火
1、缓慢氧化
白磷自燃:
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。
如:
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
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。
物质名称
爆炸极限
(体积百分数)
汽油
1.3~6
乙醚
1.85~36.5
酒精
3.3~19
氢气
4.1~74.2
天然气
5.0~16
煤油
1.4~7.4
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:
(2)灭火器选择
STOP30喷雾灭火器
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。
STOP30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
一、燃烧的条件
二、灭火与防火
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90%以上。
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
金刚石与石墨的物理性质
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:
C60
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
Ø金刚石、石墨、富勒烯√
Ø一氧化碳、二氧化碳×
Ø红磷、白磷√
Ø水、双氧水×
Ø氧气、臭氧√
二、单质碳的性质
1、物理性质——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、15℃、常压。
)
气体
H2
O2
SO2
CO2
Cl2
吸附的体积(V/厘米3)
4.7
8.2
380
47.6
235
沸点(t/℃)
-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
完全燃烧:
不完全燃烧:
(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:
还原剂——夺取氧的物质。
氧化剂——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。
实验二:
木炭与二氧化碳反应
化学方程式:
小结
碳的单质:
金刚石
石墨
富勒烯
同素异形体:
C、P、O
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→煤炭
20世纪20年代:
煤炭→石油、天然气
20世纪70年代:
石油、天然气→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、O等元素;
管道煤气:
主要可燃性成分为H2、CH4、CO;
水煤气:
主要可燃性成分为H2、CO;
制取方法:
水跟赤热的炭反应生成;
化学方程式:
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
分馏产物:
石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青……
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——可燃性
化学方程式:
二、绿色能源
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1000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CO2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
CO2
CO
色态味
无色无味气体
无色无味气体
密度
大于空气
略小于空气
溶解性
能溶
难溶
固态的二氧化碳叫做干冰。
干冰的用途
(1)人工降雨
(2)冷藏食品
(3)人造云雾
实验一
实验二
实验三:
CO燃烧
CO2
CO
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
判断这个反应中的氧化剂和还原剂
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?
讨论
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.一氧化碳
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.用液态氢作燃料发射火箭
B.用干冰进行人工降雨
C.用催化剂把水变成汽油
D.CO气体可用来冶炼金属
答案:
C
3.CO和CO2相同的是()
A.物理性质相同
B.化学性质相同
C.组成元素相同
D.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。
一氧化碳、二氧化碳的性质
三、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,一氧化碳的密度1.25g/L)
难溶于水可采用排水法收集
(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:
(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:
实验二:
一氧化碳还原氧化铁
化学方程式:
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______空气答案:
>可用向上排空气法收集
可溶于水
固体俗名:
干冰
2、化学性质
(1)与水反应:
能使紫色石蕊变红
(2)与碱溶液反应(如:
澄清石灰水):
(3)氧化性:
与木炭反应:
与金属镁反应:
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
对人体的影响
二氧化碳含量%
对人体的影响
1
气闷、头晕、心悸
4~5
气喘、头痛、眩晕
10
神志不清、呼吸停止、死亡
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:
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?
比较反应物的状态对化学反应的影响
反应物
CaCO3颗粒
CaCO3粉末
Na2CO3粉末
反应程度
剧烈
适中
剧烈
五、二氧化碳的实验室制法
原料:
大理石(或石灰石)、稀盐酸
(注意:
不能用稀硫酸代替)
原理:
装置:
or
反应装置
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
KClO3制氧气
氢气
H2O2制氧气
启普发生器
优点:
随制随停
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_________。
答案:
B、D
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
密度小于空气可用向下排空气法收集
难溶于水可用排水法收集
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)
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:
氢气作为__________,具有__________,发生_______反应。
答案:
还原剂还原性氧化
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
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)
对比下面三种物质的性质
H2
C
CO
可燃性
还原性
(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
1、试管口略向下倾斜有水生成
2、导管伸入到试管底部氢气密度小;氢气与CuO充分反应
3、检验氢气纯度防止氢气氧气混合爆炸
4、先通氢气,后加热防止氢气氧气混合爆炸
5、结束时,先停止加热继续通氢气直到试管冷却防止空气进入,导致实验失败