第五章燃料学案.docx

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第五章燃料学案

第五章《燃料》学案

一、氢气

1．氢气的性质

（１）物理性质：

无色无味、密度最小的气体，难溶于水

（２）化学性质可燃性：

氢气在空气中燃烧2H2＋O2

2H2O

现象：

纯净的氢气在空气里安静地燃烧，发出淡蓝色火焰，放出热量

不纯的氢气点燃会爆炸，所以点燃氢气前一定要先检验氢气的纯度。

（3）了解氢气的爆炸极限（4%----74.2%）和注意验纯的方法

2．氢气的用途：

充气球，冶炼金属，高能燃料，化工原料

★未来理想的高能燃料的原因：

①热值高

②燃烧产物是水，无污染

二、碳及其碳的化合物

1、“碳”和“炭”的区别：

“碳”指碳元素，不是具体指某种物质；而“炭”指具体的、由碳元素组成的单质。

2、金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的三种不同的单质。

所以，在一定条件下，将石墨转化为金刚石的变化是化学变化。

3、金刚石、石墨的物理性质和用途

化学式

颜色

形状

硬度

导电性

导热性

润滑性

熔点

用途

金刚石

C

无色透明

正八面体

最硬

无

无

无

高

划玻璃、切割金属、钻探机钻头、制装饰品等

石墨

深灰色、有金属光泽、不透明

细鳞片状

最软之一

优良

良好

良好

电极、铅笔芯、润滑剂等

★金刚石是天然存在的最硬的物质。

★无定形碳：

由石墨的微小晶体和少量杂质构成。

主要有:

焦炭,木炭,活性炭,炭黑等.

活性炭、木炭具有强烈的吸附性，用于除去异味和除去色素。

焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性和墨水

颜色、状态

制法

用途

木炭

灰黑色的多孔性固体

木材隔绝空气加强热

燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属

活性炭

灰黑色多孔颗粒状固体

木炭在高温下用水蒸气处理

净化多种气体和液体、作防毒面具

焦炭

浅灰色多孔性固体

烟煤隔绝空气加强热

冶炼金属

炭黑

极细的黑色粉末

含碳物质不完全燃烧

墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡胶制品的填料

4、C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。

5、金刚石、石墨、C60性质不同的原因：

碳原子的排列方式不同。

三、碳的化学性质

★注意：

单质碳的物理性质各异，而各种单质碳的化学性质却完全相同

1在常温下，碳的化学性质稳定。

2在高温条件下，碳具有可燃性：

C+O2

CO2（充分燃烧）2C+O2

2CO（不充分燃烧）

碳在氧气中燃烧的现象：

燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。

3碳具有还原性：

C+2CuO

2Cu+CO2↑

CO2+C

2CO

单质碳的还原性可用于冶金工业。

【练习】一、选择题

1、用墨书写字画能保持不褪色，这是因为碳具有（）

A．不溶性能    B．稳定性     C．还原性     D．可燃性

2、氢气不同于其它气体的最显著特点是（）

A密度最小    B可燃性    C还原性    D难溶于水

3、下列物质和空气混合后遇到明火，不可能发生爆炸的是（）

A．氮气B．天然气C．氢气D．面粉粉尘

4、检验氢气纯度时，用右手拿住充满气体的试管移近火焰时应（）

A.试管口向下倾斜　B.试管口向上C.试管保持水平管口向外D.以上三种全可以

5、金刚石和石墨物理性质有很大差异的原因是（　　）

A硬度不同    B组成元素不同    C碳原子的排列不同    D外观不同

6、通常用于制造防毒面具填料的是（）

A炭黑　　B木炭　　C焦炭　　D活性炭

7、碳的单质中，质地较软，常用作电极的是【】

A.金刚石B.活性炭C.炭黑D.石墨

8.下列物质中，硬度最大的是【】

A．金刚石B．石墨C．焦炭D．活性炭

9.物质的用途和性质密切相关。

下列用途主要是利用其化学性质的是【】

A.活性炭用于防毒面具B.金刚石作装饰品C.铜丝作导线D.氢气作高能燃料

10科学家利用精密的仪器把石墨拆成只有一个或几个原子层厚的“碳片”（示意图如下），碳片是世界上最薄的材料。

下列说洪错误的是【】

A．碳片是一种单质B．碳片和C60是同一种物质

C．在一定条件下，碳片可还原氧化铁D．碳片在氧气中完全燃烧的产物是CO2

11.金刚石、石墨、木炭和C60都是由碳元素组成的单质，下列关于碳的单质的叙述正确的是【】

A.都是黑色固体B．在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳

C.碳原子的排列方式相同D．一定条件下，石墨转化成金刚石是物理变化

12、（2006年河北）10．氢气在许多领域得到广泛应用。

下列关于氢气的说法不正确的是（　）

A．氢气在常温下性质稳定

B．氢气可用于生产盐酸、氨气等化工产品

C．因为氢气具有可燃性，所以常用于冶炼金属

D．氢气作为燃料，主要优点是来源广、热值高、无污染

四、一氧化碳

1、物理性质：

无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气略小。

★注意：

一氧化碳只能用排水法收集，不能用向下排空气法收集。

2、化学性质

1一氧化碳具有可燃性：

2CO+O2

2CO2

煤炉从上至下，常发生的三个反应：

2CO+O2

2CO2、CO2+C

2CO、C+O2

CO2

2一氧化碳具有毒性。

原因：

一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。

正常的血液呈深红色，当通入一氧化碳后，血液由深红色变成浅红色。

3一氧化碳具有还原性。

4还原性：

3CO+Fe2O3

2Fe+3CO2

总结：

（H2、CO、C具有相似的化学性质：

①可燃性②还原性）

1）可燃性：

（可燃性气体点燃前一定要检验纯度）

H2和O2的燃烧火焰是：

发出淡蓝色的火焰。

CO和O2的燃烧火焰是：

发出蓝色的火焰。

CH4和O2的燃烧火焰是：

发出明亮的蓝色火焰。

鉴别：

H2、CO、CH4可燃性的气体：

看燃烧产物（不可根据火焰颜色）

（水煤气：

H2与CO的混合气体C+H2O高温H2+CO）

2）还原性（略）

五、二氧化碳

1、二氧化碳的物理性质及对应的探究实验：

1无色无味，常温常压下为气体。

2一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。

【实验操作】如右图

（1），将CO2气体慢慢倒入杯中。

【实验现象】蜡烛自下而上依次熄灭。

【实验分析】二氧化碳气体沿烧杯内壁流下，先聚集在底部，

然后逐渐上升，把杯内的空气自下而上排出。

【实验结论】①一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧；

②一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。

3

二氧化碳能溶于水。

【实验操作】如右上图

（2）向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。

【实验现象】瓶体变瘪。

【实验分析】二氧化碳溶于水时，使瓶内的气体体积减小，因而压强减小，外界大气压把瓶子压瘪了。

【实验结论】二氧化碳能溶于水。

2、二氧化碳的化学性质

①一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧。

②二氧化碳不能供给呼吸。

（注意：

二氧化碳没有毒性）

③二氧化碳能使紫色石蕊试液变红，加热后，红色退去变成紫色。

【化学方程式】CO2+H2O=H2CO3

H2CO3=H2O+CO2↑

④二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊：

CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O

⑤二氧化碳能与灼热的碳反应生成一氧化碳：

CO2+C

2CO

该反应是二氧化碳变为一氧化碳的一种方法。

3、二氧化碳的用途

5灭火（既利用了二氧化碳的物理性质，又利用了二氧化碳的化学性质）

原因：

①二氧化碳的密度比空气大；②一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧。

灭火器原理：

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

6干冰（固体二氧化碳）：

干冰升华吸收大量的热，因此干冰可用于人工降雨、制冷剂。

7光合作用：

作气体肥料，可以提高农作物的产量。

4、二氧化碳对环境的影响：

造成温室效应

【能导致温室效应的气体】二氧化碳、臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氟氯代烷等。

5、实验室制取二氧化碳

①原料：

大理石或石灰石、稀盐酸。

◆不用稀硫酸代替稀盐酸的原因：

稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍反应的继续进行。

◆不用浓盐酸代替稀盐酸的原因：

浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。

◆不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因：

它们与稀盐酸反应速率太快，不容易控制和收集，且成本较高。

反应原理：

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

2、发生装置：

同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（原因：

固体和液体混合，在常温下反应生成气体）

3、收集装置：

向上排空气法收集气体的装置（原因：

二氧化碳能溶于水，且密度比空气密度大）

4、检查装置的气密性：

用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置，紧闭导气管出口，从漏斗中加水。

如果液面稳定后水面下降，则表明漏气；若水面不下降，则表明不漏气。

5、验满：

把燃着的木条放在集气瓶口（不要伸入瓶内），如果火焰熄灭，证明二氧化碳已经收集满了。

6、检验：

把气体通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水变浑浊，就证明收集的气体是二氧化碳。

7、净化：

如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时，可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液的洗气瓶（除去氯化氢），再通过盛有浓硫酸的洗气瓶（除去水蒸气并进行干燥）。

◆二氧化碳的工业制法：

煅烧石灰石：

CaCO3高温CaO+CO2↑

六、自然界中碳的循环

（1）大气中二氧化碳产生的主要途径

化石燃料的燃烧、动植物遗骸被生物分解、动植物呼吸

（2）大气中二氧化碳的消耗

二氧化碳溶于水、植物的光合作用

七、应用

（1）利用了CO2不能燃烧，也不支持燃烧，密度比空气大的性质，做灭火剂。

（2）CO2能与NaOH反应，解释NaOH溶液露置空气中变质现象。

CO2能与Ca（OH）2反应产生白色沉淀，利用这一反应检验CO2或Ca（OH）2溶液

（3）一氧化碳作为还原剂冶炼金属，并注意尾气处理。

（4）CO2、CO的性质与功用、危害关系

物质

性质

功用或危害

CO2

大气中二氧化碳含量增加，地表热量不易散发

温室效应加剧

干冰升华吸热

人工降雨

绿色植物在阳光照射下，把CO2和H2O转化成糖

光合作用、大棚内气体肥料

通常条件下不能燃烧，不支持燃烧

灭火

CO

可燃性，燃烧产生热量

重要气体燃料

跟血红蛋白极易结合

缺氧中毒

八、实验室制取气体的思路：

（原理、装置、检验）

（1）发生装置：

由反应物状态及反应条件决定：

反应物是固体，需加热，制气体时则用高锰酸钾制O2的发生装置。

反应物是固体与液体，不需要加热，制气体时则用制CO2发生装置。

（2）收集方法：

气体的密度及溶解性决定：

A、难溶于水用排水法收集CO只能用排水法

B、密度比空气大用向上排空气法CO2只能用向上排空气法

C、密度比空气小用向下排空气法

【练习：

】（无锡市）下表列出了空气、氧气、二氧化碳、氨气在标准状况下的密度和溶解性。

物质

空气

氧气

二氧化碳

氨气

密度／（g／L）

1.293

1.429

1.977

0.771

溶解性

／

不易溶

能溶

极易溶

已知实验室可用下列反应制取氨气：

①2NH4Cl（固）+Ca（OH）2（固）CaCl2+2NH3↑+2H2O

根据上述信息，选择实验室制取和收集O2、CO2、NH3的装置，请在相关空格处√。

氧气

二氧化碳

氨气

九、燃料与环境

1、三大化石燃料:

煤、石油、天然气（混合物、均为不可再生能源）

（1）煤：

“工业的粮食”（主要含碳元素）；

煤燃烧排放的污染物：

SO2、NO2（引起酸雨）、CO、烟尘等

（2）石油：

“工业的血液”（主要含碳、氢元素）；

汽车尾气中污染物：

CO、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘

（3）天然气是气体矿物燃料（主要成分：

甲烷），是较清洁的能源。

2、两种绿色能源：

沼气、乙醇

（1）沼气的主要成分：

甲烷

甲烷的化学式:

CH4（最简单的有机物，相对分子质量最小的有机物）

物理性质:

无色,无味的气体,密度比空气小,极难溶于水。

化学性质:

可燃性CH4+2O2点燃CO2+2H2O（发出蓝色火焰）

（2）乙醇（俗称:

酒精,化学式:

C2H5OH）

化学性质:

可燃性C2H5OH+3O2点燃2CO2+3H2O

工业酒精中常含有有毒的甲醇CH3OH，故不能用工业酒精配制酒！

乙醇汽油：

优点

（1）节约石油资源

（2）减少汽车尾气

（3）促进农业发展（4）乙醇可以再生

3、新能源：

氢能源、太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能

【有效训练】

1、下列说法中，正确的是【】

A．C、CO和CO2都具有还原性

B．用石蕊溶液可区分CO和CO2

C．金刚石、石墨、C60都是由碳原子构成的，性质相同

D．碳具有可燃性，因此，在常温下其化学性质比较活泼

2.CO2和O2是自然界中生命活动不可缺少的两种气体，下列对它们的认识中，正确的是【】

　Ａ．都含有氧分子　　　　Ｂ．都能供动物呼吸

Ｃ．都不溶于水Ｄ．密度都比空气大

3、合理利用燃料，防止污染环境是可持续发展的重要方面，关于燃料的说法错误的是（）

A、酒精是比汽油更环保的燃料B、天然气是比煤更清洁的燃料

C、氢气是比天然气更理想的燃料D、石油是工厂经常使用的燃料

4、二氧化碳的下述用途没有利用其化学性质的是（）

A、CO2用作气体肥料B、CO2用于灭火

C、干冰用于人工降雨D、CO2用来制Na2CO3

5、下列物质中不属于化石燃料的是（）

A、煤B、石油C、酒精D、天然气

6、下列做法中，你认为有利于改善我市环境质量的是（）

①使用乙醇汽油②大量燃放烟花、爆竹③就地焚烧植物秸秆和垃圾④使用太阳能热水器⑤向护城河里排放废水⑥植树种花，搞好绿化（）

A、只有①④⑥B、只有⑥C、只有②③⑤D、只有①

7、能源的开发和利用关系到社会的进步和发展，有关能源的认识错误的是（）

A．化石燃料在地球上的蕴藏量是有限的

B．使用天然气不会对环境造成任何污染

C．乙醇汽油的使用可以节省石油资源，减少汽车尾气的污染

D．开发新能源可解决能源短缺问题

8、（2006年重庆）8．二氧化碳的下述用途没有利用其化学性质的是（　C　）

A．CO2用作气体肥料B．CO2用于灭火

　C．干冰用于人工降雨D．CO2用来制Na2CO3

9、（2006年广州）11．有一种气体，可能是H2或CO，下列方法能够鉴别它们的是（　）

A．观察气体是否无色

B．闻气味是否具有刺激性

C．通入氧化铜中，加热，观察黑色粉末是否变红色

D．点燃，在火焰上罩一个内壁附着有澄清石灰水的烧杯，观察石灰水是否变浑浊

10、（2006年湖北省宜昌市）8．日常生活中下列做法正确的是（　　）

A．发现厨房煤气泄漏，可立即打开排气扇电源开关

B．进入气体不畅通的溶洞，可用蜡烛做灯火试验

C．用煤炉取暖，可在煤炉上放一壶水以防煤气中毒

D．防止浪费粮食，可将霉变花生、大米等用水清洗后食用

11、二氧化碳对生活和环境有着重要影响。

下列对二氧化碳利弊的描述中不正确的是（　　）

A．二氧化碳可以用来做灭火剂、致冷剂

B．利用固态二氧化碳可以进行人工降雨

C．温室里施用二氧化碳对植物生长不利

D．大气中二氧化碳过多会造成温室效应

12、下列有关二氧化碳的检验、制备和用途能达到目的的是【】

A．干冰用于人工降雨

B．二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中，溶液变蓝

C．用块状石灰石和稀硫酸迅速制备大量二氧化碳

D．将燃着的木条伸入集气瓶，火焰立即熄灭，证明瓶内原有气体就是二氧化碳

13、鉴别空气、氧气、二氧化碳三瓶气体，最简单的方法是（）

A、将气体分别通入蒸馏水中B、将气体分别通入澄清的石灰水中

C、将气体分别通入紫色石蕊溶液中D、将燃着的木条分别伸入集气瓶中

14、下列物质和空气混合后遇到明火，不可能发生爆炸的是（　　）

A．氮气B．天然气C．氢气D．面粉粉尘

二、填空

1、化学就在我们身边，它能改善我们的生活。

请从“A．干冰B．氮气C．氢气E．金刚石F．明矾G．石油中选择适当的物质填空（填字母）。

（1） 被称为理想的“绿色能源”是_____；

（2）可用于人工降雨的物质是_____；

（2） 可用来切割玻璃的是______；（4）被誉为“工业的血液”的是______；

2、目前全球能源紧缺，生产中重要的三大化石燃料是：

、、、

属于（填“可再生”或“不可再生”）能源，因此开发新能源显得尤为重要。

请例举两种你认为可开发的新能源、。

3、、写出下列化学方程式：

（1）碳在氧气中燃烧（不完全燃烧）

（2）一氧化碳在氧气中燃烧

（3）二氧化碳与高温碳

（4）二氧化碳使紫色石蕊变红

（5）碳酸不稳定受热易分解

（6）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊

4、

（2006年湖北省宜昌市）干冰是固态的二氧化碳，在常温下易升华，下图是干冰升华时的情景，根据图中信息，从“”这一角度分析干冰具有的性质和用途。

干冰升华时（填“吸收”或“放出”）大量热，因此可作致冷剂或用于人工降雨。

干冰转化成二氧化碳气体后能参与绿色植物的光合作用，故在大棚蔬菜种植中作。

。

（2006年湖北省宜昌市）5、我们常用下列装置进行实验：

ABCDE

⑴实验室可用B装置制取多种气体，我能写出制取其中一种气体的化学方程式：

，该气体的收集装置为（填字母编号，下同）。

⑵实验室常用加热固体甲和固体乙的混合物来制取气体丙，则制取丙选用的发

生装置是；若收集气体丙时只能用E装置，则可推知丙的性质可能有、……

2、下图所示为实验室常用的实验装置：

②

据此回答下列问题：

⑴写出带标号仪器的名称：

①②；

⑵实验室通常用稀盐酸和石灰石反应制取CO2，该反应的化学方程式为

；此外，若用此法来制取CO2，应选用的发生装置是，收集装置是；

四、计算

石灰石是重要的矿石之一。

学校研究性学习小组为了测定当地矿山石灰石中碳酸钙的质量分数，取来了一些矿石样品，并取稀盐酸400g,平均分成4份，进行实验，结果如下：

实验

1

2

3

4

加入样品的质量/g

10

20

30

40

生成CO2的质量/g

3.52

7.04

8.8

m

（1）哪几次反应中矿石有剩余？

（2）上表中m的数值是___________

（3）试计算这种石灰石矿中碳酸钙的质量分数。