单元4 再探燃烧与燃料【知识清单】-2024-2025学年九年级化学上册单元速记·巧练（仁爱科普版2024）

单元4 再探燃烧与燃料 01 思维导图 02 考点速记 课题1 燃烧与灭火 一、物质燃烧的条件 1.探究燃烧的条件 【实验操作】 （1）如图（a），在烧杯上盖一片薄铜片，铜片上一端放一小堆干燥的红磷，另一端放一小块已用滤纸吸去表面上水的白磷，观察现象。 （2）如图（b），用导管对准上述烧杯中的白磷，通入少量氧气（或空气），观察现象。 【实验现象】a. 铜片上的白磷燃烧，铜片上的红磷没有燃烧； b. 白磷在水下燃烧。 【实验分析】如图（a）。 由（1）中红磷与白磷比较，说明：物质是否发生燃烧与可燃物燃烧所需要的 温度 有关。 由（2）中实验，说明：燃烧必须有 氧气（空气） 。 【实验结论】燃烧的条件：可燃物、与氧气（或空气）接触、温度达到着火点。 2.燃烧：通常情况下，可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的 氧化 反应。 3.燃烧的三个条件： （1）物质具有 可燃性 ； （2）可燃物与氧气（或空气）接触； （3）温度达到该物质燃烧所需的最低 温度 。 二、缓慢氧化与爆炸 1. 缓慢氧化 （1）定义：室温下，铁在空气中与氧气等物质发生的氧化反应速率较慢，不易察觉，像这种缓慢进行的氧化反应叫 缓慢氧化 。食物腐败、酒和醋的酿造、农家肥料的腐熟等都包含缓慢氧化过程。 （2）自燃：这种由缓慢氧化所引起的自动燃烧叫做 自燃 。堆放的稻草、煤炭、粉状金属、棉纱或其他易燃物等，在没有明火的情况下也可能发生自燃就是这个原因。 2. 爆炸 （1）定义：可燃物在有限的空间内 急剧地 燃烧，就会在短时间内聚积大量的 热 ，使气体体积迅速膨胀而引起 爆炸 。 （2）爆炸还包括物理爆炸，它们是 物理 变化。 （3）除了可燃性气体能发生爆炸外，可燃性粉尘如面粉、煤粉等也能发生爆炸。 3. 爆炸极限：可燃性气体可燃物在空气中达到 一定的含量 时，遇到火源就会发生爆炸。这个能发生爆炸的含量范围，叫做 爆炸极限 。 三、灭火的原理 1.灭火的原理 （1）将可燃物撤离燃烧区，与 火源 隔离； （2）将燃烧着的可燃物与 空气 隔开； （3）使用大量的冷却剂（如水、干冰等）让可燃物冷却，使温度降低到 着火点以下 。 2. 防范火险 （1）如果火势很小，可根据起火的原因，采用适当的方法将火扑灭； （2）如果火势较大，或有蔓延的可能，应立即 拨打火警电话“119” ； （3）被困在火灾区时，要冷静并采取一定的自救措施，如用湿毛巾或衣物 捂住口鼻 ，低下身子沿墙壁或贴近地面 跑出火灾区 ，到窗口呼救等。 3.常见灭火器的适用范围 （1）水基型灭火器：扑灭非水溶性可燃性液体如汽油、柴油等，以及固体燃料，如木材、棉布等燃烧引起的失火； （2）干粉灭火器：扑灭一般的失火以及 油与气 等燃烧引起的失火； （3）二氧化碳灭火器：扑灭图书、档案、贵重设备、 精密仪器 等处的失火。 课题2 化学反应中的能量变化 一、化学反应伴随能量变化 1．放热反应与吸热反应 （1）化学上把有热量放出的反应称为 放热反应 。 （2）化学上把吸收热量的反应称为 吸热反应 。 2．吸、放热反应的应用 （1）人利用体内 化学反应 放出的热量维持 体温 ，提供机体活动所需要的 能量 ； （2）利用燃料燃烧放出的热量来 取暖 、煮熟食物、发电、冶炼金属等； （3）火力发电厂通过燃料的燃烧产生 热能 ，再将热能转化为 机械能 ， 机械能 再进一步转化为电能，从而实现火力发电。 （4）工业中常用水蒸气通过炽热焦炭生产水煤气（主要成分是 氢气 和 一氧化碳 ），这一反应是 吸热 反应。反应方程式：。 二、燃料的选择和利用 1．热值：热值表示 1 kg（或 1 m3 ）燃料 完全燃烧 放出的热量。 2．选择燃料的考虑因素： （1）需要考虑热值；（2）还需考虑燃料的 价格 ；（3）燃烧产物是否 污染环境 等因素。 3．煤油和氢气燃料 （1）煤油是一种优质的液体燃料：在液体燃料中，煤油不仅 热值 高，而且密度适宜，燃烧性能好，能迅速、稳定、连续地完全燃烧，且由于硫含量 较低 ，燃烧产生的污染 较少 。 （2）氢气的热值是 1.4×108 J · kg－1 ，是目前所有燃料中热值 最高 的燃料，且燃烧产物是水，无污染。因此，液氢和液氧的组合是航天飞行的优良推进剂。但由于氢气沸点 很低 、分子很小、极易蒸发和逃逸，相应的技术要求较高，成本 较高 。 课题3 化石燃料的综合利用与新能源开发 一、认识化石燃料 1．化石燃料：煤、石油和 天然气 是由深埋于地下的古代动植物遗体，经过漫长的、一系列非常复杂的变化而逐渐形成的。化石燃料要经过数百万年才能形成，是短期内 不可再生 能源。 2．煤 （1）也叫煤炭，是人类历史上最早使用的化石燃料之一，是一种复杂的 混合物 。煤中含量最高的元素是 碳 ，其次是氢和氧，另外还有少量的 硫 、磷、氮等元素。 （2）煤热值 高 、分布广、价格相对 便宜 ，因此被广泛使用。 3．石油：是一种组成极为复杂的 混合物 ，成分以 碳氢化合物 为主。从油井中开采出来的石油又叫 原油 ，是一种黏稠状液体。 4．煤和石油 （1）煤和石油作为 燃料 ，主要利用的是其中所含的 碳 元素发生氧化反应放出的 热量 。 （2）煤、石油等化石燃料的燃烧不仅会释放热量，还会产生温室气体 二氧化碳（CO2） ，并伴随着烟尘、一氧化碳（CO） 、 二氧化硫（SO2） 、氮氧化物（NOx）等有害物质的排放，其中 二氧化硫 、氮氧化物会导致 酸雨 ，对环境造成污染。 （3）燃烧过程中一般只有约 1/3 的能量可以实现有效转化，其他部分则转化为 废热 排出或损耗掉，化石燃料利用效率 不高 。 5．天然气 （1）天然气一般是指在地下自然形成的可燃性气体，主要成分为 甲烷（CH4） 。常温常压下，甲烷是一种无色无味的气体，在点燃的条件下与氧气发生反应，生成 二氧化碳 和 水 ，并放出大量的热。 （2）天然气的燃烧效率、热值都比煤和石油 高 ，且只含 碳 、氢元素，燃烧产物污染较 小 。 二、化石燃料的综合利用 1．化石燃料的作用 化石燃料不仅可以提供人类所需的能量，还可以用于制造 化工原料 和化工产品以服务人类的生产生活。 2．煤的利用 （1）把煤隔绝空气加热，便会生成焦炭、煤焦油和焦炉气等，此过程称为 煤的干馏 。 （2）煤的 干馏 、气化或液化所获得的产物在 医药 、农药、化肥、合成材料制造等领域具有重要作用。 3．石油的利用 （1）从油井中开采出来的石油一般不直接用作 燃料 ，而是利用其组分的 沸点 不同，将其进行分离从而获得不同的 燃料 或化工原料，此过程称为 石油的分馏 。汽油、 柴油 等燃料都是石油分馏的产物。 （2）化学家把石油分馏的产物在一定的条件下进一步转化成各种 化工原料 ，如乙烯、丙烯等，然后 加工制造成各种产品，如塑料、 合成纤维 、合成橡胶、医药、农药、化肥、炸药及洗涤剂等。 （3）人们称煤是“ 工业的粮食 ”“黑色的金子”，称石油是“工业的血液”。 三、新能源的开发 1．人类解决面临的能源短缺及环境问题有两个主要路径：一是 节约能源 ；二是进一步开发和利用新能源。 2．人类正在开发和利用许多其他能源 （1）太阳能、风能、地热能、潮汐能、 生物质能 和核能等。 （2）新能源的利用，可以解决部分化石燃料将会耗尽的问题，并在一定程度上减少 环境污染 。 （3）氢气 无毒 ，完全燃烧放出的热量是同质量甲烷的 2倍多 （液氢完全燃烧放出的热量约为同质量汽油的3倍），且燃烧产物是 水 ，燃烧过程零碳排放，是最理想的 清洁燃料 。 （4）液氢已在火箭、飞船、导弹和 氢燃料 电池等方面得到应用。在氢能源的广泛利用需要解决两个主要问题：一是如何以水、天然气等为原料经济地 制取氢气 ；二是如何 储运 氢气。 03 素养提升 易错点辨析 1. 燃烧的理解 （1）广义的燃烧指所有的发光、放热的剧烈的化学反应，且燃烧不一定需要 氧气 ，如氢气在氯气中燃烧。 （2）有发光、放热现象的产生不一定都是燃烧，比如灯泡的发光、放热，属于是 物理 变化。 （3）着火点：可燃物达到燃烧所需要的最低温度。通常，着火点是可燃物的固有属性，着火点是不变的。 2. 完全燃烧与不完全燃烧 （1）对于完全燃烧与不完全燃烧来说，主要是由于 氧气 的充足不充足造成的，当氧气充足时，燃烧充分，即完全燃烧；当氧气不充足时，燃烧不充分，即不完全燃烧。有些物质在完全燃烧与不完全燃烧时的产物 不同 。 （2）当发生不完全燃烧时，不但 放热 少，而且往往会产生污染空气的有害气体，如 一氧化碳 、一氧化氮、二氧化硫等。注意：二氧化碳 不是 空气污染物。 3. 灭火需要破坏的条件是几个？ （1）灭火，实际上就是破坏 燃烧 的条件，使燃烧反应停止。燃烧发生时，燃烧的三个条件需要同时满足才可；但是，灭火时，没有必要将燃烧的三个条件 同时 破坏，只要其一被破坏，即可达到灭火之目的。当然，三个条件 同时 就破坏更能灭火了。 （2）采用第三种原理和方法来灭火，在表达时一定要注意是使 温度降低 到着火点以下，而不能说成降低 着火点。因为着火点是物质固有的本身的属性，一般是不变的。 4. 燃料着火点能降低吗？ （1）着火点是指可燃物在空气或氧气中燃烧时，能够持续燃烧所需的 最低 温度。 （2）着火点是物质的 固有属性 ，一般情况下，不同的物质具有 不同的着火点 。如，白磷的着火点约为40℃，红磷的着火点约为240℃。 （3）着火点的高低主要取决于 物质的性质 ，与外界条件（如压强、浓度等）的关系较小。但在实际情况中，物质的燃烧还受到其他因素的影响，如与氧气的接触面积、氧气的浓度、环境温度等。 （4）注意的是，着火点 不是固定不变的 ，在不同的压力下，着火点可能会略有改变。但在通常的大气压下，对于给定的物质，其着火点是 相对固定的 。 5. 燃烧、爆炸、缓慢氧化与自燃区别与联系 （1）燃烧是可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的 氧化 反应。 （2）爆炸是可燃物在 有限的空间内急剧地 燃烧，就会在短时间内聚集大量的热，使气体的体积迅速膨胀而引起的现象；这种爆炸是 化学 变化。但是，还有一种爆炸不是由于化学反应引起，而仅仅是由于气体的受热膨胀或压强增大而导致的现象；这种爆炸就是 物理 变化。 （3）缓慢氧化是指有些氧化反应进行得很慢，甚至不容易被察觉，这种氧化叫做缓慢氧化。 （4）自燃是指由 缓慢氧化 而引起的自发燃烧。 （5）燃烧、爆炸、缓慢氧化与自燃的不同点是剧烈程度不同；按照缓慢氧化、自燃、燃烧、爆炸的顺序，可以说是越来越 剧烈 。 （6）燃烧、爆炸、缓慢氧化与自燃的相同点有两个：都属于 氧化 反应；都放热。 方法提炼 1. 燃烧与燃烧的条件 （1）燃烧是可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应．燃烧的条件如图所示： 一共有三个：可燃物；氧气（或空气）；温度达到着火点。 （2）对于燃烧的概念，一定要明确燃烧是一种 氧化 反应，常伴随有发光、放热的现象。在书写有关物质燃烧的文字表达式或化学方程式时，不能把反应条件写出 燃烧 ，而应该是点燃。 （2）对于燃烧的条件，要特别注意 三个条件 是同时具备，缺一不可的。有些物质（如细铁丝等）燃烧时要求的氧气浓度比较高，空气中的氧气浓度是达不到的；这些物质在空气中不能燃烧，但在氧气中却能剧烈燃烧。 2. 几种常用的灭火器 （1）干粉灭火器 灭火原理：利用压缩的二氧化碳吹出干粉（主要成分是碳酸氢钠等）来灭火。 适用范围：可扑灭一般火灾，还可扑灭油、气等燃烧引起的失火。 优点：灭火速度快，成本低。 （2）二氧化碳灭火器 灭火原理：在加压时将液态二氧化碳压缩在小钢瓶中，灭火时再将其喷出，有降温和隔绝空气的作用。 适用范围：主要用于扑救贵重设备、档案资料、仪器仪表、600伏以下电气设备及油类的初起火灾。 优点：灭火后不留痕迹，不会造成图书档案的损坏。 （3）水基型灭火器 灭火原理：通过内部装有 AFFF 水成膜泡沫灭火剂和氮气产生的泡沫，喷射到燃料表面，泡沫层析出的水在燃料表面形成一层水膜，使可燃物与空气隔绝。 适用范围：适用于扑救固体或非水溶性液体的初起火灾。 优点：使用方便，灭火效率高，对人体无害。 在实际应用中，应根据火灾的类型和场所选择合适的灭火器，以达到最佳的灭火效果。 3. 火灾的预防及自救 1. 火灾的预防 （1）消除火源 谨慎使用明火，如炉灶、蜡烛等。 管理好电气设备，避免过载、短路，定期检查电线和插座。 （2）易燃物管理 妥善存放易燃易爆物品，如汽油、酒精、烟花爆竹等。 保持楼道、阳台等通道畅通，不堆放杂物。 （3）防火设施 安装烟雾报警器和灭火设备，如灭火器、消火栓等，并定期检查和维护。 确保建筑物的防火分隔设施完好，如防火墙、防火门等。 （4）安全用火用电 不私拉乱接电线，使用合格的电器产品。 离开厨房等用火场所时，确保关闭炉灶。 （5）安全教育 加强对家庭成员的消防安全教育，了解火灾的危险性和预防措施。 2. 火灾的自救 （1）保持冷静 遇到火灾时，不要惊慌，迅速判断火灾情况和自己所处的位置。 （2）及时报警 拨打火警电话 119，清晰报告火灾地点、火势大小、人员被困情况等。 （3）做好防护 用湿毛巾捂住口鼻，防止吸入浓烟和有毒气体。 低姿前行，靠近地面，因为烟雾通常向上飘散。 （4）寻找逃生通道 了解建筑物的疏散通道和安全出口，迅速撤离。 如果通道被堵塞，尝试寻找其他逃生途径，如窗户、阳台等，但要注意安全。 （5）等待救援 如果无法逃生，应关闭门窗，用湿布堵塞门缝，向窗外发出求救信号，等待消防人员救援。 （6）不贪恋财物 生命安全是首要的，不要为了抢救财物而延误逃生时机。 4. 几种常见的与化学有关的图标 几种常见的与化学有关的图标，是指一些与燃烧和爆炸有关的图标、常用的化学品标志，以及节水、节能、可回收和不可回收的标志等等．具体如图所示： 5. 常见能源的分类 （1）常见能源的种类主要有：煤、石油、天然气、乙醇、氢能、太阳能、核能、风能、电能、化学能、水能、潮汐能和地热能等。 能源的分类有多种方式，分类标准不同，所分的类别也就不同．现主要有介绍以下4种： （2）按能源可再生性分类为：①可再生能源，在自然界中，有一些能源能够循环再生的，称之为可再生能源。如，风能、太阳能、水能、生物质能、地热能和海洋能等非化石能源；②不可再生能源，在自然界中，有些能源不能够循环再生的能源称之为不可再生能源。如，煤、石油和天然气等化石燃料。 （3）能源使用对环境的影响分类为：①清洁能源，在能源的使用过程中对环境不造成污染的，称之为清洁能源。如，太阳能、风能、海洋能、水能和地热能等；②非清洁能源，在能源的使用过程中对环境有污染的，称之为非清洁能源。如，煤、石油和天然气等化石燃料。 （4）按人们对能源利用的科技程度分类为：①常规能源，已被人们广泛应用的能源称之为常规能源．如，煤炭、石油、天然气和水力等；②新能源，尚未大规模商业应用，在技术、经济上进一步研究的、有前途的能源，称之为新能源。如，太阳能、风能、潮汐能、地热能、和核能等。 6. 化石燃料及其利用 1. 化石燃料 （1）化石燃料亦称矿石燃料，它们是古代生物遗体在特定地质条件下经过一系列复杂变化形成的复杂的混合物。化石燃料主要包括煤、石油和天然气等天然资源，它们都是不可再生资源。 （2）煤是复杂的混合物，主要含有碳元素。将煤作为燃料，主要是利用碳元素与氧反应所放出的热量。此外，煤中还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素以及无机矿物质（主要含硅、铝、钙、铁等元素）。 （3）石油也是混合物，主要含有碳和氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。石油的化学成分随产地的不同而不同。从油井中开采出来的石油也叫原油，是一种黑色或深棕色不溶于水的黏稠状液体，密度比水的稍小。 （4）天然气也是混合物，在有石油的地方，一般都有天然气存在．天然气主要是由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是甲烷。 2. 化石燃主要用途 （1）煤的综合利用：为了使煤得到综合利用，将煤隔绝空气加热，可以使煤分解成许多有用的物质，如焦炭、煤焦油、焦炉煤气和粗氨水等。其中，焦炉煤气（主要成分是氢气、甲烷、一氧化碳及其他气体）可作为洁净的生活燃气和化工原料；焦炭可冶炼金属（如炼铁等）、制水煤气、做电极等；还制成了各种有用的物质，如染料、炸药、农药、药物、化肥、涂料和塑料等。 （2）石油的综合利用：将石油加热炼制，利用石油中各成分的沸点不同，将它们分离，可以得到溶剂油、汽油、航空煤油、煤油、柴油、润滑油、石蜡和沥青等不同的产品。 人们常利用液化石油气、汽油、煤油、柴油等的燃烧，给工厂、农村、汽车和家庭生活等提供了所需要的动力和热量。还制成各种产品，像塑料、合成纤维、合成橡胶、药物、农药、炸药、化肥、染料、洗涤剂等。 （3）天然气的综合利用：在池沼的底部常含有甲烷，通常也把池沼中的气体称为沼气。天然气除主要用作燃料外，也用于制造化工原料、化肥和炭黑等。 7. 氢能的优缺点 1．氢气作为燃料的优点 （1）氢气可以用时作原料来制取（即来源广）； （2）氢气燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的三倍（即热值高），常用作火箭、宇宙飞船的燃料； （3）氢气作为燃料最大的优点就是它燃烧后的产物是水，不污染环境（即产物无污染）。 2．氢能的缺点 （1）利用电解水等方法制取氢气的成本高，解决如何廉价、大量地制备氢气还有待于进一步研究； （2）由于氢气燃烧或使用时，容易发生爆炸现象；并且氢气的熔点（﹣259℃）和沸点（﹣252℃）很低，这些都导致如何安全使用、贮存和运输氢气等成了问题。所以，目前暂时还不能广泛使用。 8. 资源综合利用和新能源开发 资源综合利用和新能源开发主要指以下三个方面： （1）在发展现代产业体系，提高产业核心竞争力方面。 （2）在加快建设资源节约型、环境友好型社会，提高生态文明水平方面，要节约能源，降低温室气体排放强度，发展循环经济，推广低碳技术，积极应对气候变化。 （3）在新能源开发的方面：化学反应提供的能量已不能满足人类的需求，人们正在利用和开发其他新能源，如太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能等。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。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$