燃烧和灭火燃料和热量使用燃料对环境的影响.docx
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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+CO2
2CO
【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
C2H5OH
H2
燃烧反应
C2H5OH+3O2
2CO2+3H2O
2H2+O2
2H2O
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是探究物质燃烧条件的3个对比实验，请写出每个对比实验所能得出的相应结论。
实验
得出燃烧所需的条件
实验1
实验2
实验3
【思路点拨】每组实验中都对比了两种情况的燃烧，通过对比燃烧现象，然后即可得出燃烧所需要的条件。
【解析】实验1分别加热木条和玻璃棒（可燃物和非可燃物），该实验研究物质能否燃烧；实验2的差异在于燃烧的蜡烛是否罩上玻璃杯（将影响燃烧过程中空气的补充），该实验研究燃烧是否需要空气（氧气）的支持；实验3分别加热小木条与小煤块（着火点不同），通过比较两者被点燃的时间长短来揭示燃烧所需的温度。
【答案】（实验1）要有可燃物；（实验2）要有氧气；（实验3）温度要达到可燃物的着火点。
【总结升华】对于根据对比实验研究获取结论的试题，解答的关键是牢牢抓住一组对比实验中实验条件的差异以及实验结果（反应现象等）的差异。
在此基础上，抓住实验条件差异和实验结果差异的对应关系，通过比较、分析、综合等方法，从而归纳总结出实验结论。
举一反三
【变式1】甲、乙、丙三支试管内分别注入同体积不同温度的水，分别放入相同质量的白磷，如图19-3所示：
⑴试管甲内白磷能否燃烧：
______。
原因是__________________________________。
⑵试管乙内白磷能否燃烧：
______。
原因是__________________________________。
⑶试管丙内白磷能否燃烧：
______。
原因是__________________________________。
【变式2】为了探究燃烧的条件，小军查阅资料得知：
白磷的着火点为40℃，红磷的着火点为240℃，五氧化二磷会刺激人的呼吸道。
他设计了如图19-4所示的实验装置。
将分别盛有少量白磷和少量红磷的两支试管
，放入到盛水的烧杯中，另将少量白磷直接投入到烧杯的水中。
观察到的实验现象如下：
①试管中的白磷燃烧，产生大量的白烟：
②试管中的红磷不燃烧；
③烧杯中的白磷不燃烧。
（1）白磷燃烧的化学方程式为__________。
（2）分析实验现象，得出结论。
由现象①②得到的燃烧条件是____________。
由现象①③得到的燃烧条件是______________。
（3）请举一例说明燃烧必须有可燃物参加___________。
（4）请你根据小军查阅的资料和实验现象，指出他设计的装置有何不足_________。
类型二：
灭火原理和方法
题2、2008年5月12日，一列载有500t燃油的火车途经宝成铁路109隧道时起火。
消防官兵迅速将隧道两端封死，并不停地向隧道内注水。
由于方法得当，终于成功灭火。
请分析他们的灭火方法依据的原理分别是______________________________；______________________________。
【思路点拨】灭火的方法有以下三种
（１）清除可燃物或者使可燃物与其他物品隔离
（２）隔绝氧气（或空气）
（３）使温度降到着火点以下。
然后针对题目所给的具体的灭火方法分析符合的原理。
【解析】消防官兵迅速将隧道两端封死，是为了隔绝氧气；不停地向隧道内注水是利用水蒸发吸收热量,降低环境温度至可燃物的着火点以下。
【答案】隔绝氧气（或空气），使温度降低到着火点以下
【总结升华】解题关键是了解灭火的原理及方法，然后针对具体情况分析是利用了哪种灭火的方法。
举一反三
【变式3】下列图19-5中的灭火方法错误的是（ ）。
A B C D
【变式4】2007年12月17日晚，我市淮海西路一棉花店突发大火，消防人员用高压水枪喷水灭火，水在灭火中的主要作用是（ ）
A．降低可燃物的着火点 B．防止燃烧产物污染空气
C.降低温度到可燃物的着火点以下 D．水分解出不助燃的物质
类型三：
易燃物和易爆物的安全知识
题3、交通部门规定，旅客乘坐车船时，严禁随身携带易燃易爆物品，因为在人员密集的车船上，这些物品一旦着火或爆炸，极易造成巨大危害，以下物品：
①蔗糖；②酒精；③烟花鞭炮；④汽油、煤油。
其中不准随身携带的是（ ）
A．①②③ B．①③④ C．②③④ D．①②③④
【思路点拨】易燃物指的是那些易燃气体和液体、容易燃烧、自然或遇火可以燃烧的固体，以及可以引起其他物质燃烧的一些物质。
易爆物指的是那些受热或者受到撞击时容易发生爆炸的物质。
旅客乘坐车船时携带这些物品有发生爆炸的危险，因此严禁携带。
【解析】酒精、烟花、鞭炮、汽油、煤油都是易燃物或易爆物，因此不准随身携带。
【答案】C
【总结升华】对于易燃物和易爆物的安全知识与我们的安全息息相关，一定要掌握；一般中考题都考查的比较简单，只要了解哪些是易燃物和易爆物以及常见的标志和使用的注意事项就可以了。
举一反三
【变式5】储存烟花爆竹的仓库应贴上的标志是（ ）
A B C D
【变式6】关于易燃和易爆物品的生产、使用、运输、贮存方法不正确的是 （ ）
A．存放时要露天放置，紧密堆积
B．搬运取用时要轻拿轻放，不能摔、砸和撞击
C．运输时，避开人口稠密区
D．生产厂房、仓库等建筑物与周围建筑物之间要留有足够的防火距离
类型四：
燃料与能量
题4、随着“西气东输”的全线贯通，8月底我市将有7万户用上天然气。
作为家庭成员，我愿将下列有关天然气的化学知识告知父母：
（1）天然气的主要成分是__________，其燃烧的化学方程式为：
（2）天然气在第一次通过管道输送到用户时，必须先将管道内注满氮气。
我知道填充氮气的目的是
____________________________________________________________。
（3）天然气本身是一种无色无味的气体，但在使用时常在天然气中加入少量有特殊气味的乙硫醇。
加入乙硫醇的作用是________________________________________。
【思路点拨】了解西气东输的成分，及使用时的注意事项是使用天然气所必需的。
天然气的主要成分是甲烷；甲烷具有可燃性，与空气混合燃烧可能发生爆炸；且其无色无味不容易被人们发觉，使用时一定注意安全。
【解析】天然气的主要成分是甲烷；其燃烧生成二氧化碳和水；与空气混合燃烧可能发生爆炸，在第一次通过管道输送到用户时，将管道内注满氮气，可以排除管内的空气，防止遇到明火发生爆炸；天然气本身是一种无色无味的气体，使用时在天然气中加入少量有特殊气味的乙硫醇可以使人们及早发现泄漏，防止爆炸事故的发生。
【答案】
（1）CH4（或甲烷）CH4+2O2
CO2+2H2O
（2）排尽管道内的空气，防止甲烷与空气混合点火时发生爆炸
（3）提醒人们及早发现天然气泄漏，防止爆炸事故的发生
【总结升华】了解物质的性质是安全使用该物质的前提。
举一反三
【变式7】燃料电池—就是利用燃料的燃烧直接转化成电能的装置，下面适合在航天飞机上使用的燃料电池的是（ ）
A．液氢——液氧 B．甲烷---氧气 C．一氧化碳——液氧 D．碳粉——氧气
【变式8】煤是“工业的粮食”为了加快推进煤炭资源的综合利用，我国已进行了“煤炭地下气化”的科技攻关。
具体方法是通过特制的鼓风机给地下的煤层输送水蒸气，并点燃煤炭，得到水煤气，反应过程如图19-7所示。
而水煤气可作为重要的化工原料，将水煤气通过反应B或C将煤转化为高热值的清洁能源。
图19-7
（1）写出反应A的化学方程式____________________________。
（2）反应C的生成物中有一种是天然气的主要成分，另一种是常温下呈液态的氧化物。
写出该反应的化学方程式___________________________。
类型五：
使用燃料对环境的影响与新能源
题5、随着汽车数量的剧增，解决汽车带来的环境问题已成为汽车行业研究的一项课题。
下列图片是小梅同学收集到的相关资料：
图19-9 图19-8
（1）图19-8中的内容是《东南快报》的一则报道。
①报道中提到的天然气的主要成分是__________，其在空气中完全燃烧的化学主程式为_____________________。
②福州汽车如果改用天然气作燃料，优点是_________________________。
（2）图19-9是2008年北京国际汽车展中我国自行研制的氢动力概念跑车图片。
①汽车最理想的清洁燃料是氢气，氢气在空气中燃烧的化学方程式为_______________，但氢动力汽车目前还不能普及，原因是_________________________________。
（答一点）
②为了普及氢动力汽车，科学家仍在不懈努力。
据英国《新科学家》杂志打报道，以色列科学家发明了一种车用制氢装置，装置中制氢气的原理：
硼（B）和水在高温下反应，生成氢氧化硼[B（OH）3]和氢气，其反应的化学方程式为________________________________。
【思路点拨】认真阅读，提炼题目所给信息，了解天然气的成分及化学方程式的书写步骤是解题的关键。
【解析】天然气的主要成分是甲烷，其燃烧生成二氧化碳和水，用天然气做汽车燃料可以减少汽车尾气带来的空气污染或改善空气质量；氢气是最理想的能源，由于在廉价制取、贮存、运输等方面还存在技术上的困难，因此还不能普及使用，现只
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