内容正文:
2025-2026学年人教版九年级化学
《第七单元能源的合理利用与开发整理与提升》精品讲义
(
整理
目标
1.
理解燃烧的条件和灭火的原理,能运用相关知识解释生活中的燃烧与灭火现象。
2.
知道爆炸的条件及防范爆炸的措施,了解易燃、易爆物的安全常识。
3.
掌握化石燃料(煤、石油、天然气)的种类、组成及综合利用,明确其不可再生性。
4.
认识化石燃料燃烧对环境的影响,了解清洁燃料(氢气、乙醇)的优点及燃烧化学方程式。
5.
了解常见新能源的种类,理解开发新能源的重要意义,树立节能环保的意识。
)
(
二
.重点难点
(一)重点
1.燃烧的条件与灭火的原理:燃烧的三个条件(可燃物、与氧气接触、温度达到着火点)的探究与应用;灭火的原理(清除可燃物、隔绝氧气、降低温度至着火点以下)及具体方法。
2.易燃、易爆物的安全知识:爆炸的发生条件,常见图标识别,生活中防范爆炸的措施。
3.化石燃料的综合利用:煤的干馏(化学变化)、石油的分馏(物理变化)的原理及产物;天然气的主要成分(甲烷)及燃烧反应。
4.燃料的选择与环境影响:化石燃料燃烧产生的有害气体(SO
2
、NO
2
)与酸雨、温室效应的关系;氢气、乙醇作为清洁燃料的优势。
5.新能源的开发与利用:太阳能、风能、地热能等新能源的种类及优点。
(二)难点
1.燃烧条件的探究实验设计:控制变量法在燃烧条件实验中的应用,分析实验现象推导结论。
2.灭火原理的实际应用:结合具体情境选择合适的灭火方法,解释灭火的科学依据。
3.化石燃料燃烧产物的推断与检验:根据化石燃料的元素组成,推断燃烧产物并设计实验验证(如CO
2
、H
2
O的检验)。
4.燃料热值与环保性的综合分析:对比不同燃料的热值、燃烧产物,从经济、环保角度选择最优燃料。
5.新能源推广的制约因素分析:结合制取成本、储存运输条件,分析氢气等新能源未能广泛使用的原因。
)
三.单元知识结构
能源的合理利用与开发
四.课前预习
1.燃烧是指 ______ 与 ______ 发生的一种 ______、______ 的剧烈的氧化反应。
2.燃烧需要三个条件:① ______;② ______;③ ______,三者缺一不可。
3.灭火的原理是破坏燃烧的条件,具体方法有:① ______;② ______;③ ______。
4.可燃物在 ______ 内急剧燃烧,短时间内聚积大量的热,使气体的体积迅速膨胀,就会引起爆炸。
5.化石燃料包括 ______、______ 和 ______,它们都属于 ______(填“可再生”或“不可再生”)能源。
6.煤的主要成分是 _____ 元素,将煤隔绝空气加强热的过程叫 ______,属于 ______ 变化。
7.石油主要含 _____和 ____ 元素,利用各成分 ______ 不同进行分馏,属于 ______ 变化。
8.天然气的主要成分是 ______,其燃烧的化学方程式为 ______。
9.煤燃烧排放的 ______ 和 ______ 溶于雨水会形成酸雨,酸雨的pH ______ 5.6。
10.最清洁的燃料是 ______,其燃烧的化学方程式为 ______,制约其广泛使用的因素是 ______ 和 ______。
11.乙醇俗称 ______,属于 ______ 能源,燃烧的化学方程式为 ______,汽油中加入乙醇可制成 ______。
12.常见的新能源有 ______、______、______ 等。
五.整理内容
(一)认识燃烧
回忆下列物质的反应,它们属于燃烧吗?
(1)木炭燃烧
发出白光,放出大量的热,生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
(2)硫燃烧
产生明亮蓝紫色火焰,放出大量的热,生成有刺激性气味的气体。
(3)铁丝燃烧
剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色的固体。
这些物质在氧气中燃烧的现象有何共同点?
1.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叫做燃烧。
2.特点:剧烈氧化反应,通常伴随着发光, 放热等现象。
3.注意,通常所说的燃烧需要氧气参与,但少数物质可在其他助燃剂(如氯气)中燃烧。
(二)燃烧条件的探究
1.可燃物
【观察与思考】是不是所有的东西都能燃烧?
不能燃烧
燃烧需要可燃物。
(1)可燃物是指在一定条件下(如达到燃点、与助燃物充分接触)能够发生燃烧反应,释放出热量和光的物质。常见的可燃物包括固体(如木材、纸张)、液体(如汽油、酒精)和气体(如氢气、甲烷)三类。
(1)常见可燃物分类
①固体可燃物
A.天然固体:木材、煤炭、棉花、羊毛、纸张、秸秆.
B.人工固体:塑料、橡胶、化纤布料、蜡烛、火柴、沥青.
②液体可燃物
A.常见燃料:汽油、柴油、煤油、酒精、液化石油气(液态时)
B.日常用品:指甲油、香水、油漆、松节油、甲醇.
③气体可燃物
A.燃料气体:氢气、甲烷(天然气主要成分)、丙烷、乙炔.
B.其他气体:一氧化碳、液化石油气(气态时).
2. 燃烧需要达到一定的温度
【观察与思考】
不燃烧 继续燃烧
室温下存放的蜡烛会燃烧吗? 点燃后呢?
燃烧需要达到一定的温度。
【探究实验】
在500mL的烧杯中迅速投入一小块白磷,加入300mL热水,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 。
(
热水
) (
红磷
) (
白磷
)
实验现象:薄铜片上的白磷燃烧,产生大量白烟;薄铜片上的红磷不燃烧.
实验分析:由薄铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧的事实,说明燃烧需要什么条件?
(1)着火点(也叫燃点)是指可燃物在空气(或氧气)中达到能够持续燃烧所需的最低温度,是物质的固有属性之一,不同可燃物的着火点不同。
(2)注意:
①着火点不可改变,降低温度至可燃物着火点以下能灭火,而非降低着火点。
②同种物质的着火点会受状态、纯度、颗粒大小等因素影响(如煤粉比煤块着火点更低)。
(3)常见可燃物着火点
可燃物
着火点(oC)
状态
备注
白磷
40
固体
易自燃,需保存在冷水中
红磷
240
固体
着火点远高于白磷
木材
250-330
固体
受材质、干湿程度影响
纸张
130
固体
普通书写纸的着火点
酒精(乙醇)
363
液体
指酒精蒸气的着火点
汽油
427
液体
不同标号汽油着火点略有差异
氢气
585
气体
空气中遇明火易爆炸
甲烷
538
气体
天然气主要成分
3.燃烧需要氧气
【观察与思考】
继续燃烧 逐渐熄灭
在空气中,已点蜡烛能维持燃烧吗? 用烧杯倒罩住呢?
燃烧需要氧气或者空气。
【探究实验】
在500mL的烧杯中迅速投入一小块白磷,加入300mL热水,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。
实验现象:薄铜片上的白磷燃烧,产生大量白烟;热水中的白磷不燃烧.
撤去铜片,用导管对准实验二烧杯中的白磷,通入少量氧气(或空气),观察现象。
实验现象:烧杯水中的白磷燃烧起来了.
实验分析:由本来在热水中不燃烧的白磷,在通入氧气后白磷燃烧,再次说明燃烧需要什么条件?
【归纳】燃烧的条件
(1)可燃物; (2)氧气(或空气); (3)达到燃烧所需的最低温度(着火点)。
三个条件须同时具备!缺一不可!!!
(三)燃料的充分燃烧
【思考与讨论】
在日常生活中你是否遇到这样的情况:做饭时,有时燃气灶的火焰呈现黄色或橙色如图,锅底出现黑色物质。此时就需要调节一下灶具的进风口,这是为什么呢?
1.探究燃料的充分燃烧
【实验设计】
(1)取两根等长的木条,一根捆成紧密的块状,另一根分散架空,分别在酒精灯上点燃,观察燃烧剧烈程度和持续时间。
(2)向燃着的蜡烛火焰中缓慢通入氧气,观察火焰变化;再用烧杯罩住蜡烛,观察火焰变化。
【实验现象】
(1)架空的木条燃烧更剧烈、持续时间更长;紧密块状的木条燃烧不旺、易熄灭。
(2)通入氧气后,蜡烛火焰变旺;烧杯罩住后,火焰逐渐熄灭。
【分析与结论】
(1)架空木条增大了与氧气的接触面积,燃烧更充分;通入氧气提高了氧气浓度,燃烧更剧烈。
(2)结论:促进燃料充分燃烧的方法:
①增大燃料与氧气的接触面积; ②提高氧气的浓度。
燃料充分燃烧的关键是"充足氧气"和"充分接触",两者缺一不可。充分燃烧既能提高能量利用率,又能减少环境污染,是兼顾经济价值与生态保护的重要方式,在生活、工业生产中具有广泛应用。
2.促进燃料充分燃烧的方法(联系实际应用)
(1)提供充足氧气:
①家用燃气灶调大进风(风门)、锅炉安装鼓风机(增加空气通入量)。
②篝火晚会中"煽风"助燃,实验室酒精灯加盖铁丝网罩(集中火焰,增加氧气流通)。
(2)增大燃料与氧气接触面积:
①工业上将煤粉碎成煤粉、制成煤球(或蜂窝煤,预留通风孔);
②生活中用碎木柴代替整根木头燃烧,燃气热水器采用"雾化燃烧"技术。
(3)优化燃烧环境
①保证燃烧装置密封性良好(避免空气泄漏),定期清理堵塞物(如燃气灶火盖出气孔);
②选择合适的燃料形态(如液化气比煤气更易充分燃烧,天然气是清洁高效燃
3.燃料不充分燃烧的后果
(1)能量浪费,效率降低:不充分燃烧释放的热量仅为充分燃烧的50%-70%(如煤炉不充分燃烧时炉温低,做饭、取暖耗时更长),本质是燃料未完全转化为有用能量,造成能源损耗
(2)产生有毒污染物,危害健康:1生成一氧化碳(无色无味有毒气体,易与血红蛋白结合,导致人体缺氧中毒,严重时危及生命)2产生炭黑、粉尘等颗粒物,不仅污染空气(加剧雾霾),还会附着在燃烧装置(如锅底、炉壁)上,影响设备正常使用。
(3)污染环境,加剧生态问题1燃煤不充分燃烧会额外排放SO2、NOx等气体,引发酸雨,腐蚀建筑物、破坏土壤和植被;卡燃烧的碳氢化合物等会加剧温室效应,与"双碳目标"相悖,增加环保治理成本
(四)灭火的原理和方法
火的使用给人类带来了温暖和光明。但是若疏忽防范,也会给我们带来巨大的灾难。
【观察与思考】
隔绝空气(或氧气) 使温度降到着火点以下 清除可燃物
【实验探究】:灭火的原理
点燃3支蜡烛,在其中一支蜡烛上扣一个烧杯;将另两支蜡烛分别放在两个烧杯中;然后向一个烧杯中加适量碳酸钠和盐酸。观察现象并分析原因。
【现象与分析】
现象
分析
Ⅰ
蜡烛熄灭
扣上烧杯后,燃烧的蜡烛与氧气(空气)隔离,蜡烛熄灭。
Ⅱ
蜡烛燃烧情况不变
蜡烛始终与氧气接触,继续燃烧
Ⅲ
蜡烛熄灭
碳酸钠和盐酸反应产生二氧化碳使蜡烛与空气隔离,蜡烛熄灭
【归纳与小结】
(五)制作简易灭火器
根据灭火原理及上述实验所利用的化学反应原理,可以设计一种简易灭火器。
1.设计理念:
基于"二氧化碳不支持燃烧、密度比空气大"的核心原理,利用常见家庭/实验室材料,制作安全、易操作的简易灭火器,理解灭火的基本原理(隔绝氧气、降低温度),培养动手实践与知识应用能力。
2.制作原理:
通过酸性物质(如醋酸)与碳酸盐(如碳酸氢钠)发生复分解反应,快速生成大量二氧化碳气体,二氧化碳气体喷出后隔绝氧气,同时反应吸热降低温度,达到灭火效果。
化学方程式:NaHCO3+CH3COOH= CH3COONa +H3O+CO2↑
3.材料准备:
塑料矿泉水瓶(500mL,带盖)、小塑料瓶(50mL)橡胶塞(或瓶塞)酸氢钠(小苏打,50g)、醋酸(白醋,200mL),吸管(硬质,2根)、胶带、剪刀、蜡烛、火柴、小托盘。
4.制作步骤:
(1)处理容器:用剪刀在矿泉水瓶盖上钻2个小孔(孔径与吸管匹配,确保密封),将两根硬质吸管插入孔中,吸管一端伸出瓶盖外5cm,另一端伸入瓶内(不接触瓶底)。用胶带固定吸管与瓶盖的连接处,防止漏气。
(2)放置反应物:在小塑料瓶中装入30g碳酸氢钠粉末,将小塑料瓶放入矿泉水瓶内(注意小瓶不倾倒)。向矿泉水瓶中倒入200mL白醋(白醋液面不超过小塑料瓶瓶口,避免提前反应)。(3)组装完成:盖上矿泉水瓶的盖子,确保密封良好,此时小塑料瓶内的碳酸氢钠与白醋未接触,装置处于待命状态。
5.实验操作与现象观察:
(1)准备测试:在小托盘上点燃蜡烛,将简易灭火器的吸管出对准蜡烛火焰(距离火焰5-10cm)
(2)启动灭火:用力挤压矿泉水瓶瓶身,瓶内压强增大,白醋被压入小塑料瓶中,与碳酸氢钠快速反应,产生大量气泡(二氧化碳气体)。二氧化碳气体通过吸管喷出,对准火焰持续喷射3-5秒,观察到火焰逐渐熄灭。
(3)现象分析:喷出的二氧化碳气体覆盖在火焰表面,隔绝了氧气,同时反应吸热使周围温度降低,双重作用下火焰熄灭。
6.注意事项(安全第一)
(1)实验时需在通风良好的环境中进行,远离易燃物(如纸张、酒精),避免火焰过大。
(2)挤压瓶身时力度适中,防止瓶内压力过大导致瓶盖弹出,建议佩戴手套操作。
(3) 反应后的液体(醋酸钠溶液)无毒,可直接倒入下水道,容器清洗后可重复使用。
(4) 仅适用于扑灭小型火焰(如蜡烛、小火苗),不可用于扑灭电器火灾、油类火灾等。
7.反思:为什么简易灭火器不能扑灭油类火灾?
(六)常用的灭火器
1."探究"一灭火器的原理
装置正立时放在小试管中的浓盐酸与放在吸滤瓶中的碳酸钠溶液不接触,当装置倾斜倒置时,两种药品接触,发生反应。Na2CO3+2HCI =2NaCI+H2O+CO2↑产生的二氧化碳使装置中的压强增大,喷出的混有二氧化碳的液体有降温和隔绝空气的作用。
2.常用的灭火器
水基型灭火器喷射二氧化碳及泡沫,用来扑灭木材棉布引起的失火;
粉灭火器压缩二氧化碳,用来扑灭油、气引起的失火;
二氧化碳灭火器喷射液态二氧化碳用来扑灭图书、贵重设备、精密仪器引起的失火。
(七)火灾现场应急处理
如果发现火险或遭遇火灾,一定不要慌张,要沉着应对。
1. 切断危险源:立即关闭火灾区域的电源、燃气阀门,防止火势因电、气泄漏进一步扩大。
2. 选择合适灭火工具:
(1)普通固体火灾(木材、纸张):用干粉灭火器、水(直接泼洒)灭火,也可用湿毛巾、沙土覆盖隔绝氧气。
(2)油类/厨房火灾(油锅、燃油):严禁用水,用锅盖盖灭、湿抹布覆盖,或使用泡沫/干粉灭火器。
(3) 电器火灾:先断电,再用干粉/二氧化碳灭火器,未断电时绝对不能用水。
3. 及时报警:若火势无法在1分钟内扑灭,立即拨打119,清晰说明火灾地址、起火物、火势大小及有无人员被困。
4. 采取正确的自救措施(火势大、无法控制时):
(1)判断逃生方向
①用手背触摸门体/门把手,若发烫说明门外有火,切勿开门,应在室内等待救援;若温度正常,可开门观察走廊情况。
②优先选择疏散楼梯逃生,严禁乘坐电梯(电梯易断电困人,且井道易成为烟火通道)。
(2)防烟措施
①火灾中浓烟是主要致死原因,用湿毛巾、湿衣物捂住口鼻(折叠3-4层,过滤有毒气体),弯腰低姿前行(浓烟集中在上方)。
②若被困房间,用湿毛巾、湿床单堵塞门缝,防止浓烟进入,同时开窗通风(仅在无烟火的一侧开窗)。
(3)特殊情况处理
①身上着火:切勿奔跑(加速氧气接触),就地打滚压灭火焰,或用厚重衣物覆盖灭火。
②高层建筑火灾:若无法向下逃生,前往避难层或楼顶(避开电梯井、管道井等烟火通道),挥动鲜艳衣物向外界求救。
③儿童/老人被困:优先协助弱势群体逃生,若无法撤离,将其转移至阳台、窗口等易被发现的位置等待救援。
(八)爆炸
四大发明之一黑火药 烟花 定向爆破
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,使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。
1. 什么是爆炸?
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量,使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。
例如,燃放鞭炮就是使火药在极小的空间燃烧而引起爆炸。家庭用的天然气、煤气或液化石油气等泄漏,可燃性气体聚集在通风不良的厨房等有限空间里,遇到明火就会急剧地燃烧,可能会发生爆炸事故。
可燃性气体可能发生爆炸,可燃性的粉尘,如面粉、煤粉是不是也会发生爆炸呢?
【粉尘爆炸实验】
剪去空金属罐和小塑料瓶的上部,并在金属罐和小塑料瓶的底侧各打一个比胶皮管外径略小的小孔。连接好装置,在小塑料瓶中放入干燥的面粉,点燃蜡烛,用塑料盖盖住金属罐。从橡皮管一端鼓入大量的空气,使面粉充满金属罐,观察现象。
(1)实验现象:会观察到金属罐盖被冲起(或发生爆炸),蜡烛熄灭。
(2)原因:面粉属于可燃性粉尘,鼓入空气后与氧气充分混合,达到爆炸极限,遇蜡烛火焰发生剧烈燃烧,短时间内产生大量热,使罐内气体迅速膨胀,引发爆炸;爆炸消耗氧气,蜡烛因缺氧熄灭。
(3)实验结论:
①可燃性粉尘与空气混合达到爆炸极限时,遇明火会发生爆炸;
②爆炸是剧烈的氧化反应,易燃易爆物需远离火源、保持通风。
注意事项:实验需在空旷处进行,金属罐不宜密封过紧,防止炸裂伤人;面粉需干燥,保证实验效果。
2. 所有的爆炸都是化学变化吗?
不是所有的爆炸都是化学变化,爆炸分为化学爆炸和物理爆炸两类:
(1)化学爆炸:属于化学变化,是可燃物与氧气发生剧烈的氧化反应,产生大量气体并放热,导致体积急剧膨胀引发的爆炸,比如面粉爆炸、炸药爆炸、燃气泄漏爆炸等,过程中有新物质生成。
(2)物理爆炸:属于物理变化,是由于压强变化(如受热、撞击)导致物质体积突然膨胀引发的爆炸,没有新物质生成,比如轮胎爆炸、锅炉爆炸、气球爆炸等。
综上,判断爆炸是否为化学变化的关键是是否有新物质生成。
常见爆炸类型的分类表
爆炸类型
本质
核心特征
典型例子
化学爆炸
化学变化
有新物质生成,伴随剧烈氧化反应、放热
1.面粉/煤粉粉尘爆炸
2.燃气(天然气、液化气)泄漏爆炸
3.炸药爆炸
4.爆竹爆炸
5.氢气球遇明火爆炸
物理爆炸
物理变化
无新物质生成,因压强骤变(受热、撞击等)导致体积膨胀
1.轮胎充气过量爆炸
2.锅炉水垢过多受热爆炸
3.气球挤压/暴晒爆炸
4.玻璃容器骤冷骤热炸裂
5.高压锅安全阀故障爆炸
3.满足易燃物、在有限空间燃烧就会发生爆炸吗?
满足易燃物在有限空间燃烧,不一定会发生爆炸。原因:爆炸的发生需要可燃物在有限空间内急速燃烧,且可燃物与空气(氧气)的混合比例需达到爆炸极限。例如燃气灶中燃气在有限的炉头空间燃烧时,燃气与氧气的混合比例处于安全范围,燃烧是平稳的,不会引发爆炸;而漫画中若可燃性气体泄漏后在有限空间内达到爆炸极限,遇明火才会发生爆炸。
简单来说,仅满足“易燃物+有限空间燃烧”两个条件不够,还需要可燃物浓度处于爆炸极限内、燃烧速率极快这两个关键条件,才会发生爆炸。
4.爆炸极限
可燃性气体等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。
5.爆炸发生条件
①有可燃性的气体或粉尘;
②与空气或氧气充分混合(在爆炸极限内);
③遇到明火或火花。
6.让爆炸为人类服务
利用爆炸产生的能量开矿采煤、开山炸石、拆除危旧建筑等。
定向爆破 开山采矿 隧道爆破
7.爆炸与燃烧的区别与联系(人教版2024九年级化学)
(1)区别
①反应剧烈程度:燃烧是可燃物与氧气发生的缓慢或较剧烈的氧化反应(如蜡烛燃烧、木炭燃烧);爆炸是极剧烈的氧化反应,瞬间释放大量能量(如粉尘爆炸、炸药爆炸)。
②反应条件:燃烧需可燃物、氧气、温度达到着火点;爆炸还需可燃物与氧气充分混合且达到爆炸极限,或压强骤变(物理爆炸)。
③现象特征:燃烧伴随发光、放热,过程较平缓;爆炸伴随剧烈声响、气体膨胀,破坏性更强。
(2)联系
①化学爆炸的本质是剧烈燃烧,当燃烧在有限空间内快速进行,热量无法及时散失,气体急剧膨胀就会引发爆炸。
②二者均为氧化反应(化学变化类),都伴随能量释放(热能、光能),且核心条件均涉及可燃物与氧气的接触。
(九)易燃物和易爆物的安全知识
1.核心概念
(1)易燃物:容易燃烧的物质(如汽油、酒精、面粉粉尘、天然气等),遇明火、高温易引发燃烧。
(2)易爆物:受热、撞击或遇明火能快速发生剧烈反应,产生大量气体导致爆炸的物质(如鞭炮、炸药、氢气与空气的混合气体等)。
2.认识一些与燃烧和爆炸有关的图标
(1)当心易燃物
①含义:警示该区域存在易燃物质,需注意防火。
②适用场景:加油站、酒精仓库、汽油储存区等。
2. 当心爆炸物
①含义:警示该区域存在易爆物质,防止撞击、明火引发爆炸。
②适用场景:炸药库、烟花爆竹仓库、煤气罐储存区等。
3. 禁止吸烟(第二行第一个)
①含义:禁止在该区域吸烟,杜绝明火引发燃烧或爆炸。
②适用场景:加油站、面粉加工厂、煤矿矿井等易燃易爆场所。
4. 禁止烟火(第二行第二个)
①含义:禁止在该区域使用一切明火(如打火机、火柴)。
②适用场景:易燃易爆化学品生产车间、油库等。
5. 禁止放易燃物(第三行第一个)
①含义:禁止在该区域堆放易燃物品,避免火灾隐患。
②适用场景:消防通道、配电室、锅炉房等。
6. 禁止燃放鞭炮(第三行第二个)
①含义:禁止在该区域燃放烟花爆竹,防止明火引发爆炸或火灾。
②适用场景:加油站、化工厂、居民区等人员密集或易燃易爆场所。
3.关键安全措施
(1)贮存:密封存放于阴凉通风处,远离火源、热源,不与氧化剂混存(如酒精不靠近鞭炮)。
(2)使用:通风良好,避免产生粉尘或蒸气积聚;严禁明火、撞击、摩擦(如加油站不使用手机)。
(3)运输:轻拿轻放,遵守危险品运输规定,不超载、不混运。
(4)应急:泄漏时立即撤离人员,开窗通风,严禁开关电器;小火用湿布覆盖灭火,大火及时拨打119。
(十)化学反应中的能量变化
我们了解了燃烧可以放出大量的热。我们生活中的方方面面都离不开这些燃烧带来的能量。
烹调食物 冶炼钢铁 烧制陶瓷
生产、生活和科学研究经常利用燃料燃烧产生的热量。例如,在实验室,我们经常利用酒精灯加热。酒精在燃烧的过程中发生了什么变化呢?
酒精是乙醇(C2H5OH)的俗称。乙醇在空气中燃烧,发生化学反应时放出大量的热量。
C2H5OH+ 3O22CO2+3H2O
1.化学反应在生成新物质的同时还伴随着能量的变化(通常表现为热量的变化)。
【实验】在一支试管中加入一小匙生石灰,再加入2mL水,观察现象,并用手轻触碰试管外壁。
(1) 实验现象:
①生石灰(CaO)逐渐溶解,试管内出现浑浊(生成的Ca(OH)2微溶于水);
②用手触摸试管外壁,会感觉到发烫(温度升高)。
(2)反应原理(化学方程式):
CaO + H2O = Ca(OH)2
该反应属于放热反应,是典型的化合反应,也是生活中常用的自热食品发热原理。
(3)实验结论:生石灰与水反应会放出大量的热,属于放热反应。
注意:生石灰有腐蚀性,切勿用手拿取。使用时应做好防护,防止眼睛、皮肤、衣服等与其接触。
【思考】上述实验说明了什么?
1.化学反应中通常伴随着能量变化。根据能量变化情况分类
2.常见放热反应和吸热反应
(1)放热反应
① 燃烧反应:所有可燃物的燃烧,如蜡烛燃烧、木炭在氧气中燃烧、甲烷燃烧等。
②酸碱中和反应:酸与碱生成盐和水的反应,如盐酸和氢氧化钠反应、硫酸和氢氧化钙反应。
③活泼金属与酸的置换反应:镁、锌、铁等活泼金属与稀盐酸、稀硫酸反应,如镁和稀盐酸反应生成氯化镁和氢气。
④氧化钙与水的化合反应:生石灰(CaO)溶于水生成氢氧化钙,该反应放出大量热。
⑤缓慢氧化:铁生锈、食物腐败、动植物呼吸等,过程中持续放出热量。
(2)吸热反应
①大多数分解反应:如高锰酸钾受热分解、氯酸钾在二氧化锰催化下受热分解、过氧化氢分解(需注意:过氧化氢常温分解极慢,加热或加催化剂时反应,加热属于外界提供能量,反应本身吸热)。
②碳与二氧化碳的化合反应:碳在高温条件下与二氧化碳反应生成一氧化碳,该反应需要持续吸热才能进行。
3.区分放热反应与吸热反应的判断技巧
(1)从反应条件判断(最直观)
①放热反应:大多不需要持续加热,甚至反应开始后会自行放热维持反应,比如燃烧、酸碱中和、活泼金属与酸反应。
②吸热反应:大多需要持续加热或高温条件才能进行,一旦停止加热,反应就会停止,比如碳与二氧化碳的反应、大多数分解反应。
(2)从能量变化的宏观表现判断
①放热反应:反应过程中会向外释放热量,触摸反应容器外壁会感觉发热,比如生石灰溶于水时容器发烫。
②吸热反应:反应过程中会从外界吸收热量,触摸反应容器外壁会感觉变冷,比如硝酸铵溶于水(初中常考的吸热现象)。
(3)从反应类型快速归类(适合记忆)
①放热反应:优先记4类——燃烧反应、酸碱中和反应、活泼金属与酸的置换反应、氧化钙与水的化合反应;缓慢氧化也属于放热。
②吸热反应:优先记2类——大多数分解反应、碳与二氧化碳的化合反应。
(十一)人类生活对化学能的利用
化学反应中的热量变化被应用于生活和生产中,同学们能说说它们在实际生产中的应用吗?
拆除危旧建筑 开山炸石 冶炼金属 发电
1.生活燃料的利用:做饭、取暖等;
2.利用燃料燃烧产生的热量:发电、发射火箭等;
3.爆炸产生的能量:开山炸石、拆除违规建筑等;
4.食物在体内发生缓慢氧化放出热量:维持体温和提供日常活动所需的能量。
(十二)化石能源的来源
化石能源是由古代生物的遗骸经过数百万年乃至上亿年的地质作用,逐渐形成的。
1.煤的形成
2.石油的形成
3.化石能源主要包括煤、石油和天然气三类是不可再生能源。
化石能源是目前全球能源消费的主体,为人类的生产生活提供了大量能量,但因其不可再生性,且燃烧会释放二氧化碳、二氧化硫等物质,加剧温室效应与空气污染,因此开发清洁能源、合理利用化石能源已成为重要发展方向。
(十三)煤和石油
1. 煤
(1)概述:煤是复杂的固态混合物,主要含碳元素,还含有氢、氮、硫、氧等元素,被称为“工业的粮食”,可通过干馏得到焦炭、煤焦油、煤气等多种化工原料。
(2)煤的干馏
将煤隔绝空气加强热,使其发生复杂分解反应的过程,属于化学变化。
煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物,主要含碳元素。干馏后会生成多种产物:固态产物为焦炭,可用于金属冶炼、制造电极;液态产物为煤焦油,是重要的化工原料,可提取苯、酚等物质;气态产物为煤气(主要成分为氢气、一氧化碳、甲烷等),可用作燃料或化工原料。
(3)煤的用途广泛,涵盖燃料、工业原料、化工生产等多个领域,具体可分为以下两类:
①直接用途:作为燃料,用于火力发电、工业锅炉燃烧供热、民用取暖做饭等,是传统的能源来源。
②间接用途(综合利用后的深加工):通过干馏、气化、液化等工艺转化为多种化工原料和产品,如干馏得到的焦炭用于高炉炼铁、制造电极,煤焦油用于提取苯、酚类物质来生产染料、农药、医药,煤气用作燃料或合成氨、甲醇的原料;气化生成的水煤气可作为工业燃料或化工原料;液化则可生产汽油、柴油等液体燃料。
煤综合利用的部分产品
2. 石油
(1)概述:石油是由古代海洋或湖泊中的生物遗骸,经漫长地质年代沉积、演化形成的黏稠状液态混合物,主要含碳、氢两种元素(占比97%~98%),还含有少量硫、氮、氧等元素,被誉为“工业的血液”,属于不可再生能源。
石油的物理性质因产地而异,通常呈黑色或深棕色,密度比水小,不溶于水,具有可燃性。其化学成分复杂,包含数千种不同的烃类化合物(烷烃、环烷烃、芳香烃等),需通过加工才能转化为有用产品 。
(2)石油分馏炼制
石油的分馏是利用石油中各组分沸点不同,通过加热汽化、冷凝分离的物理加工过程,属于物理变化,也是石油炼制的基础工艺。
通过分馏,将原油分离为不同用途的馏分,为后续的裂化、裂解等深加工工艺提供原料,最大化利用石油资源,满足交通、工业等领域对燃料和化工原料的需求。
(3)石油的用途
石油的用途覆盖能源供给、化工生产、工业制造等多个领域,是支撑现代社会运转的核心资源之一,具体可分为两大类别:
①直接作为燃料使用
经分馏得到的汽油、柴油、煤油、石油气等,是交通运输(汽车、飞机、轮船)、火力发电、工业供热、民用烹饪取暖的主要能源。重油可作为大型船舶、锅炉的燃料,沥青则用于道路铺设和防水材料生产。
②作为化工原料深加工
石油分馏产物经裂化、裂解等工艺,可生成乙烯、丙烯、苯等基础化工原料,进一步用于生产塑料、合成纤维、合成橡胶、化肥、农药、医药、洗涤剂、涂料等数千种化工产品,广泛应用于日常生活、农业、制造业等领域。
石油综合利用的部分产品
煤的干馏与石油分馏的对比表
加工方式
原料
原理
变化类型
主要产物
煤的干馏
煤
隔绝空气加强热,使煤分解
化学变化
焦炭、煤焦油、煤气
石油的分馏
石油
利用各成分沸点不同,加热分离
物理变化
汽油、柴油、煤油
(十四)天然气
1. 存在
有石油的地方就有天然气(主要成分甲烷CH4)。
大庆油田 塔里木盆地油气开发 海上采油
2. 我国是世界上最早利用天然气的国家
明代的《天工开物》记载了我国古代人民利用天然气熬制井盐。
《天工开物》记载的利用天然气熬制井盐示意图(局部)
天然气主要是由碳和氢组成的气态化合物,其中主要的是甲烷(CH4)。其他物理性质:
①通常状况下为无色、无味的气体,
②难溶于水 ,
③比空气轻。
3. 甲烷燃烧实验
(1)观察甲烷的颜色、状态。点燃从导管放出的甲烷,在火焰的上方罩一个冷而干燥的烧杯。稍待片刻,观察杯壁有什么变化。
(2)迅速把烧杯倒过来,并注入少量澄清石灰水,振荡,观察现象。
(3)实验现象与结论
①甲烷是无色、无味的气体(通常状况下)。
②点燃甲烷后,在火焰上方罩冷而干燥的烧杯,烧杯内壁出现水雾(水珠),说明甲烷燃烧生成了水(H2O)。
③迅速把烧杯倒过来,注入少量澄清石灰水并振荡,澄清石灰水变浑浊,说明甲烷燃烧生成了二氧化碳(CO2)。
化学方程式
CH4+ 2O2 CO2+ 2H2O
【归纳】甲烷的化学性质(可燃性)
甲烷的化学性质总体稳定,在常温下不易与强酸、强碱、强氧化剂(如高锰酸钾)发生反应,在点燃条件下能与氧气反应,完全燃烧生成二氧化碳和水,放出大量热。
若氧气不足会发生不完全燃烧,生成一氧化碳和水。
注意:在点燃甲烷前要检验纯度。
4.甲烷的综合利用
甲烷是天然气、沼气的主要成分,可直接用于民用燃气(做饭、供暖)和工业燃料(发电、烧制陶瓷/玻璃),燃烧产物污染小,属于优质低碳燃料。
如图是沼气池的工作与应用示意图,沼中产生的沼气的主要成分是 甲烷。把秸秆、杂草、 人畜粪便等废弃物放在密闭 的沼气池中发酵,就会产生 沼气,可用作燃料。
5. 新能源:可燃冰
分布于深海沉积物中,由甲烷与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。主要成分是甲烷水合物,具有热值高、储量巨大等优点,有望成为未来新能源。
可燃冰 可燃冰的燃烧
(1)优点:储蓄量大,且一体积可燃冰可储载100~200倍体积的甲烷气体。
(2)缺点:开采技术不成熟。如果开发和利用不当,有可能引发地质灾害和温室效应加剧等问题。
2017年,我国在南海神狐海域进行的可燃冰试采获得成功,创造了产气时长和产气总量的世界纪录。整个试采过程未对周边大气和海洋环境造成影响。这是世界上首次对粉砂质甲烷水合物的开采试验,对保障能源安全、优化能源结构具有重要意义。
(十五)化石燃料燃烧与空气污染
化石能源燃烧时产生的一些物质会对空气造成污染,也对气候产生了一定的影响。你能举几个例子吗?
煤燃烧 天然气燃烧 原油燃烧
煤中含有C、H、S、N等元素,石油主要含C、H元素,结合燃烧反应规律,思考这些元素燃烧会生成哪些物质?哪些物质会造成空气污染?
1. 空气污染的三大来源及对应污染物
污染来源
主要污染物
燃料中杂质燃烧
二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOₓ)
燃料燃烧不充分
一氧化碳(CO)
未燃烧物质排放
碳氢化合物、炭粒、尘粒
2.化石燃料燃烧造成空气污染的主要原因
(1)燃料中的一些杂质如硫等燃烧时产生空气污染物如二氧化硫等。
(2)燃料燃烧不充分,产生一氧化碳等。
(3)未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等排放到空气中形成浮尘。
3.化石燃料燃烧对客气的影响
(十六)温室效应
大气中的二氧化碳气体能像温室的玻璃或塑料薄膜那样,使地面吸收的太阳光的能量不易散失,从而使全球变暖的现象.
1.温室气体:CO2、O3、CH4、一氧化二氮(N2O)、氟氯代烷(氟氯昂)等。
2.好处:使全球地表温度达到适宜人类生存的15℃。
近几十年来,一方面,随着工业的高速发展和人们生活水平的不断提高,人类消耗的化石燃料急剧增加,排入大气中的二氧化碳越来越多;另一方面,能够吸收二氧化碳的森林却因为人类的乱砍滥伐和天灾等因素不断减少,结果大气中二氧化碳的含量不断上升,导致温室效应增强,全球变暖。全球变暖已使人类的生存环境遭受严重的威胁。
3.危害:
(1)两极冰川融化,海平面上升。
(2)气候反常,海洋风暴增多。
(3)土地干旱,沙漠化面积增大。
4.防治措施:
(1)尽量减少使用化石燃料。
(2)利用太阳能、风能等清洁燃料 。
(3)使用节能产品。
(4)大力植树造林。
(5)人工吸收二氧化碳
5.倡导低碳生活 我们在行动
低碳生活,是指在日常生活中减少二氧化碳排放,践行绿色、环保、可持续的生活方式,助力减缓温室效应,守护地球家园。以下是适合学生和普通人群的可落地行动方案:
(1)绿色出行,减少碳排放
①短途出行优先选择步行、骑自行车,既低碳又能锻炼身体;中长途出行尽量乘坐公交车、地铁等公共交通工具,减少私家车使用频率。
②家庭用车可选择新能源汽车,或采用“拼车”模式,降低单车出行的碳排放量。
(2)节约能源,从点滴做起
①节约用电:随手关灯、关闭电器电源,避免待机耗电;优先使用节能灯泡、节能家电;合理调节空调温度,夏季不低于26℃,冬季不高于20℃。
②节约用水:随手关闭水龙头,一水多用(如用洗菜水浇花、冲厕所),减少水资源浪费的同时,降低水处理过程中的能源消耗。
(3)低碳消费,践行绿色理念
①减少一次性用品使用:自带环保布袋购物,拒绝使用塑料袋;自带水杯、餐具,不使用一次性纸杯、筷子、饭盒。
②选购低碳产品:优先选择节能认证、可回收、可降解的商品;减少过度包装商品的购买,践行“简约消费”。
(4)垃圾分类,促进资源循环
①严格按照分类标准投放垃圾,将可回收物(纸类、塑料、玻璃等)、厨余垃圾、有害垃圾、其他垃圾分开处理。
②积极参与废旧物品回收利用,如旧书本、旧衣物捐赠或回收,减少垃圾焚烧、填埋产生的二氧化碳和污染物。
(5)校园与家庭的低碳实践
①校园行动:开展“低碳课堂”,宣传低碳知识;组织“绿植领养”活动,利用植物光合作用吸收二氧化碳;节约纸张,双面打印,推行无纸化办公和学习。
②家庭行动:多食用本地、当季食材,减少长途运输带来的碳排放;倡导“光盘行动”,杜绝食物浪费;种植绿植花卉,美化家居环境的同时净化空气。
低碳生活不是一句口号,而是融入日常的点滴行动。从现在开始,从自身做起,带动家人、朋友一起践行低碳生活,用小小的改变,守护蔚蓝星球。
6.了解自然界的二氧化碳的循环
(十七)酸雨的危害与防治
1.形成:化石燃料燃烧时排放的二氧化硫、二氧化氮等污染物在空气中会发生一系列反应,其生成物可溶于雨水,形成酸雨。
2. 危害:
①直接危害人体健康;
②酸化水体,影响水生动植物生长;
③破坏土壤、植被、森林;
④毁坏建筑,腐蚀金属。
酸雨可以毁坏建筑 脱硫塔
3.防治措施:
①减少硫的氧化物、氮的氧化物等物质向空气中排放;
②用天然气代替煤;
③大力推广使用脱硫煤。
(十八)汽车尾气污染
汽车尾气是汽车发动机燃烧燃料后排出的废气,包含一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、颗粒物(PM)、挥发性有机物等多种污染物,是城市大气污染的主要来源之一。
这些污染物不仅会刺激人体呼吸道、损害心血管和神经系统,还会引发光化学烟雾、酸雨等环境问题,同时加剧温室效应,对生态系统和人类健康造成双重危害。
对汽车尾气的防治:
(1) 改进发动机的燃烧方式,使燃料充分燃烧。
(2)使用催化净化装置,使有害气体转化为无害物质。
(3)使用无铅汽油,禁止含铅物质的排放。
(4)使用清洁能源。
(5)在汽油中添加适量的酒精制成乙醇汽油。
(6)在管理上,加大检测尾气的力度,禁止尾气没有达到环保标准的汽车上路。
使用压缩天然气燃料的汽车 液化石油气汽车加气站
(十九)清洁燃料与新能源
1.氢能源
氢能源是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,正成为全球能源转型发展的重要载体之一 。
(1)氢能源的优点
①能量密度高:氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,达122KJ/g,是汽油发热值的3倍。
②清洁无污染:氢气燃烧的产物只有水,不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物等对环境有害的污染物质,是一种非常环保的能源。
③存在形式多样:氢可以以气态、液态或固态的氢化物出现,能适应贮运及各种应用环境的不同要求。
(2)氢气的制取
我们知道,电解水可以制取氢气。在实验室里,我们常用锌与稀硫酸反应来制取氢气。
化学方程式为: Zn+H2SO4===ZnSO4+ H2↑
工业上一般通过电解水或以化石能源为原料制取氢气。
①电解水制氢:通过电流分解水生成氢气和氧气,该方法可利用可再生能源发电来驱动,实现绿色制氢,但目前成本相对较高。
②化石燃料制氢:主要包括煤制氢和天然气制氢等,技术成熟,成本较低,但会产生温室气体排放,属于灰氢范畴,若加装碳捕集与封存技术(CCS),则可成为蓝氢。
③生物制氢:通过微生物或热化学方法从有机物中提取氢气,是一种具有发展潜力的绿色制氢方式。
(3)氢气的性质
①物理性质:氢气(H2)是最轻的气体,为无色、无味、无臭的双原子分子,难溶于水,密度远小于空气,可采用向下排空气法或排水法收集。
②化学性质:化学性质活泼,具有可燃性,燃烧时放热多且产物仅为水,是清洁燃料;同时具有还原性,能在加热条件下还原氧化铜等金属氧化物,常用于冶金工业。
(4)应用领域
①交通运输:氢内燃机和氢燃料电池是发展氢能源汽车的主要方向,氢燃料电池汽车具有零排放、补充燃料快、续航能力强等优势。此外,氢能还可应用于航空航天领域,如液氧 - 液氢可作为火箭推进剂。
②电力领域:氢能可以通过氢燃料电池为电网提供稳定电力,也可作为备用电源和分布式电源。
③工业领域:氢气是重要的化工原料,可用于合成氨、甲醇等,还可在炼钢过程中代替焦炭和天然气作为还原剂,减少碳排放。
氢燃料电池汽车 氢燃料动力车
(5)发展现状
2024年中国氢能全年生产消费规模超3650万吨,位列世界第一位。截至2024年底,中国氢气产能超5000万吨/年,其中煤制氢产能约2800万吨/年,天然气制氢产能约1080万吨/年,工业副产氢产能约1070万吨/年,电解水制氢产能约50万吨/年。全球各类可再生能源电解水制氢项目累计建成产能超25万吨/年,中国产能超12万吨/年,占比超过50%。全球在营加氢站总数超1200座,中国各地建成加氢站超540座。
2.其他新能源
(1)太阳能:
太阳能是将太阳辐射能转化为电能或热能的能源形式,主要分为光伏发电和光热发电两类。光伏发电利用半导体光伏效应直接发电,安装灵活、适用场景广;光热发电通过聚光装置加热工质驱动发电机,可配套储热系统实现稳定供电。太阳能资源分布广泛、取之不尽,是目前全球装机规模增长最快的新能源之一。
(2)风能
依靠风力带动风机叶片旋转,将风能转化为机械能再进一步转化为电能,分为陆上风电和海上风电。陆上风电技术成熟、成本较低,适合在风资源丰富的草原、戈壁地区大规模开发;海上风电风速更稳定、年利用小时数更高,且不占用陆地资源,是未来风电发展的重要增长点。
(3)生物质能
以生物质(植物、动物粪便、有机废弃物等)为载体的能源,可通过燃烧发电、生物质气化、生物质液化(生产生物柴油、生物乙醇)等方式利用。生物质能属于可再生能源,且能实现有机废弃物的资源化利用,兼具能源供应和环保治理的双重价值。
(4)地热能
利用地球内部的热能,分为高温地热能和低温地热能。高温地热能(温度>150℃)可用于发电,适合分布在板块交界处的地区;低温地热能(温度<150℃)可直接用于供暖、洗浴、农业温室加热等,应用场景更为广泛。地热能具有稳定、连续的特点,是优质的基荷能源。
(5)海洋能
依托海洋运动产生的能量,包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能等。潮汐能利用海水涨落的势能发电,技术相对成熟;波浪能和海流能受海洋环境影响较大,目前多处于示范应用阶段;温差能利用海水表层与深层的温度差发电,适合在热带海域开发。
(6)核能(核聚变)
核裂变技术已实现商业化应用,但核聚变是更具潜力的新能源方向。核聚变以氘、氚为燃料,反应产物无污染,且燃料资源丰富,不会产生核废料问题。目前全球多国正积极开展核聚变实验研究,有望在未来成为人类的终极能源之一。
六.课堂检测
(一)选择题
1.下列关于燃烧和灭火的说法,不正确的是( )
A.将木柴架空燃烧,目的是增大可燃物与氧气的接触面积,促进燃烧
B.逃离火灾现场时,可用湿毛巾捂住口鼻,并尽量贴近地面逃离
C.用水灭火,既能降低可燃物的着火点,又能使可燃物隔绝空气
D.救火时,不要贸然打开所有门窗,以免空气对流促进火势蔓延
2.某物质的着火点为t ℃,图中该物质燃烧得最旺的点是( )
A.Q点 B.N点 C.P点 D.M点
3.下列是探究灭火原理的四个实验,其中说法不正确的是( )
A.实验Ⅰ中蜡烛熄灭,实验Ⅱ中蜡烛不熄灭,说明隔绝空气可以灭火
B.通过上述实验能得出,灭火原理包括隔绝氧气、降低温度、隔离可燃物
C.实验Ⅲ中蜡烛熄灭,因为稀盐酸与石灰石粉末反应生成的二氧化碳隔绝了空气
D.实验Ⅳ中蜡烛熄灭,说明二氧化碳的密度比空气大,不能燃烧也不支持燃烧
4.下列探究燃烧条件的实验中,只能得出“燃烧需要温度达到可燃物的着火点”这一结论的是 ( )
5.实验室中,同学不慎将燃着的酒精灯打翻,火焰蔓延至实验台,下列应急处理步骤正确的顺序是( )
①用湿抹布盖灭 ②立即关闭实验室门窗 ③报告老师 ④移走周围易燃物品
A. ④①③ B. ①④③ C. ②①③ D. ④③①
6.下列灭火方法依据的原理是隔绝氧气(或空气)的是( )
①吹灭蜡烛 ②釜底抽薪 ③柴草着火用沙土盖灭 ④汽车着火用干粉灭火器灭火 ⑤木材着火用水浇灭 ⑥油锅着火马上盖锅盖
A.①③④ B.②④⑥ C.①②⑤ D.③④⑥
7.消防安全是我们时刻关注的话题。下列属于“当心火灾”标志的是( )
A. B.C. D.
8.下列化学变化中的能量变化,说法不正确的是( )
A.发生化学变化时不一定放出热量 B.绿色植物吸收太阳能进行光合作用
C.使用电池时电能转变为化学能 D.燃料燃烧时发生化学变化并放出热量
9.下列实验中,对水的主要作用分析不全面的是( )(资料:生石灰与水反应:CaO+ H2O=Ca(OH)2,反应为放热反应)
A.a图中的水便于观察烧瓶内气压的变化( )
B.b图烧杯中的水不仅可以提供反应所需热量,还可以使白磷隔绝空气
C.c图集气瓶中的水可用来排尽其中的空气并可用来观察H2何时收满
D.d图集气瓶中的水可防止高温熔融物溅落炸裂集气瓶底
10.科学合理地使用燃料,可有效地防治环境污染。下列关于燃料与燃烧的说法错误的是( )
A.石油分解后可得到汽油、煤油、柴油等一系列产品
B.把煤加工成蜂窝煤可使之燃烧更加充分
C.天然气是比煤、石油更加清洁的化石燃料
D.汽油中加入适量的乙醇可减少汽车尾气的污染
11.下列有关石油的叙述中,错误的是( )
A.是一种混合物 B.是一种化工产品
C.是一种粘稠状的液体 D.可利用各成分的沸点不同进行分离
12.下列关于石油的叙述中不正确的是( )
A.将石油分馏可得到多种产品 B.石油是重要的化工原料
C.可利用石油产品发电 D.石油是一种高分子化合物
13.2025年我国推动钢铁行业超低排放改造,要求80%以上产能完成改造,该措施针对化石能源利用的环境问题是( )
A. 化石能源枯竭 B. 燃烧产生的废气污染 C. 固体废弃物堆积 D. 热污染
14.2026年全球储能市场规模爆发式增长,AI算力基建催生大量绿电配套需求,绿电的核心特点是( )
A.以化石能源为发电原料 B. 发电过程零碳排放
C.只能在白天使用 D. 存储成本极高
15.陶渊明“采菊东篱下,悠然见南山”的田园风光需要洁净的环境,下列措施中与降低化石能源环境影响无关的是( )
A. 实施燃煤电厂节能降碳改造 B. 开发可燃冰作为新型燃料
C. 加强古籍文物保护 D. 推广天然气替代煤炭烹饪
(二)非选择题
16. 图甲和图乙所示实验方法均可用来探究可燃物燃烧的条件。
(1)某同学用图甲所示装置进行实验,观察到的现象是 。
(2)另一同学用图乙所示装置进行实验,得到以下实验事实:
①不通空气时,冷水中的白磷不燃烧; ②通空气时,冷水中的白磷不燃烧;
③不通空气时,热水中的白磷不燃烧; ④通空气时,热水中的白磷燃烧。
该实验中,能证明可燃物通常需要接触空气才能燃烧的实验事实是(填序号,下同) ;能证明可燃物必须达到一定温度(着火点)才能燃烧的事实是 。
(3)“化学实验的绿色化”要求实验室的“三废”排放降低到最低温度,并能得到妥善处理,实验室的安全性和环境质量得到提升,师生的绿色化学和环保意识得到强化。图甲和图乙所示实验相比, (填“甲”或“乙”)更体现了化学实验的绿色追求。
17.对“高低不同的燃着的蜡烛罩上茶杯后谁先熄灭?”这一问题,甲、乙两同学有不同的认识:甲同学认为高的蜡烛先熄灭,乙同学认为低的蜡烛先熄灭,谁也说服不了谁,于是他们设计了如图所示的实验来验证自己的猜想。
(1)实验中将两支燃着的蜡烛罩上茶杯,一会儿后,都熄灭了。原因是 ;
(2)甲同学认为高的蜡烛先熄灭,理由是 ;
乙同学认为低的蜡烛先熄灭,理由是 。
(3)本实验条件下,甲同学的猜想被证明是正确的,同时还观察到茶杯内壁变黑。
由此我们可以得到启发:从着火燃烧的高楼房间中逃离,正确的方法是 。
A、用湿毛巾捂住鼻子 B、成站立姿势跑出 C、沿墙角迅速爬向门外 D、打开窗户跳出。
18.2025年秋季学期,某校开展“消防安全,警钟长鸣”主题演练,演练内容包括实验室易燃物管理、火灾应急应对等环节,相关环节,请回答下列问题:
(1)化学实验室中,下列物质属于易燃易爆物的是()
A. 食盐 B. 白磷 C. 石灰石 D. 氧化铜
(2)实验室中白磷必须密封保存在______中,原因是白磷着火点低,易______。
(3)演练中模拟“实验室酒精燃烧”的灭火场景,下列灭火方式最适合的是()
A. 用用大量水浇灭 B. 用湿抹布盖灭
C. 用嘴吹灭 D. 全打开窗户,全打开窗户,让风把火吹灭
(4)火灾发生时,需用湿毛巾捂住口鼻,弯腰低姿前行,其目的是______;逃生时严禁乘坐电梯,原因是______。
(5)下列关于学生宿舍易燃物管理的说法,错误的是()
A. 严禁使用大功率电器 B. 不不在宿舍内焚烧垃圾
C. 可以可以将少量酒精带入宿舍 D. 衣物、被褥远离衣物、被褥远离热源
(6)演练后,同学们讨论化学反应的能量变化,下列实验现象与放热反应有关的是( )
A. 镁条燃烧时发出耀眼白光,放出大量热
B. 高锰酸钾受热分解时需要持续加热
C. 硝酸铵溶于水时,试管外壁硝酸铵溶于水时,试管外壁变冷
D. 碳与二氧化碳反应时需要高温条件
19.2025年淮南市推进“光伏+校园”建设,某中学建成分布式光伏项目,同时优化校园化石能源使用方案,开展“节能低碳”主题实践活动。结合校园生活和化学知识,回答问题:
(1) 校园食堂使用天然气做饭,天然气属于___(填“化石能源”或“新能源”),其主要成分甲烷的物理性质是______(答一点即可,如状态、溶解性等)。
(2) 同学们在实验室模拟甲烷燃烧实验,检验燃烧产物中含有水的方法是______,该实验现象说明甲烷中含有______元素。
(3) 若校园内天然气发生泄漏,下列应急处理措施正确的是( )
A. 立即打开排气扇通风 B. 关闭阀门并开窗通风
C. 在泄漏区域点燃蜡烛查找漏点 D. 迅速打开电灯检查
(4) 校园锅炉原使用原煤供暖,现改为脱硫煤并安装除尘设备,脱硫的目的是减少______(填化学式)排放,防止酸雨形成,该过程发生的变化属于( )
A. 物理变化 B. 化学变化 C. 能量转化 D. 状态改变
(5) 分布式光伏项目年发电量达260万度,可替代标准煤8000吨,煤燃烧时将______能转化为热能,替代燃煤发电的优点是______(答一点即可)。
(6) 实验室进行“化石能源燃烧条件”探究实验,下列操作能验证“温度达到着火点”是燃烧条件的是( )
A. 分别点燃煤块和煤粉 B. 点燃煤块后隔绝氧气
C. 常温下将煤块放在空气中,加热后点燃 D. 比较煤块在空气和氧气中的燃烧剧烈程度
(7) 学校开展“节约化石能源”活动,下列做法不合理的是( )
A. 教室人走灯灭 B. 空调温度夏季调至26℃以上
C. 用一次性餐具替代可重复使用餐具 D. 步行或骑行替代私家车通勤
(8) 同学们整理化石能源相关知识点,下列说法正确的是( )
A. 石油是纯净物 B. 煤的干馏属于物理变化
C. 天然气泄漏时会闻到刺激性气味 D. 化石能源燃烧均会产生CO2
20.随着社会的发展,能源与环境成为人们日益关注的问题。
(1)目前人类以化石燃料为主要能源。化石燃料包括煤、石油和______。
(2)燃煤电厂烟道气中含有大量CO2。将CO2捕捉后可用于生产甲醇等产品。根据下图回答问题。
①可以用光能分解二氧化碳转化为一氧化碳,则分解的另一种产物是______。
②用“捕捉”的CO2生产甲醇,反应的微观示意图如下:
该反应的化学方程式为______。
(3)化工厂排放的SO2可用某物质的粉末进行处理,该过程发生的化学反应是:。X的化学式是______。
(4)为减少工农业生产给环境带来的污染,科学家开发利用空气制取氮肥的流程如图所示。
①I中参加反应的单质甲为______。
②II中反应的化学方程式为______。
③物质所含元素化合价发生变化的反应称为氧化还原反应。反应I______(选填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
七.课后作业
(一)完成知识清单
1.燃烧是指可燃物与______发生的一种_____、______的剧烈的_______反应。
2.燃烧需要同时满足三个条件:
(1)_______________;
(2)__________________________;
(3)________________________________,
三个条件缺一不可。
3.灭火的原理是破坏燃烧的条件,具体方法有:
(1)_______________;
(2)__________________________;
(3)________________________________,
4.可燃性气体或粉尘与空气混合,遇到明火可能会发生_________,因此在加油站、面粉厂等场所要严禁烟火。
5.化石燃料包括_____、_______、___________,它们属于___________能源。
6.煤是复杂的___________,主要含有_____元素,将煤隔绝空气加强热,可以得到焦炭、煤焦油、煤气等,该过程属于_________变化。
7.石油是由多种______、_______化合物组成的混合物,利用各成分的________不同,将其分离得到汽油、柴油等,该过程属于_______变化。
8.天然气的主要成分是__________,甲烷在空气中燃烧的化学方程式为_________________。
9.燃料充分燃烧需要考虑两点:
一是_________________________________________;
二是___________________________________________。
10.煤燃烧时会排放出_________、______________等污染物,这些气体溶于雨水会形成____。
11.乙醇俗称_____,化学式为__________,属于可再生能源,其在空气中燃烧的化学方程式为_______________________________。
12.最清洁的燃料是____________,其燃烧的化学方程式为___________________________,但由于制取成本高、储存困难,目前还不能广泛使用。
13.新能源除了氢能外,还有________、________、________、_________等。
(二)强化训练
一.选择题
1.已知白磷的着火点是40℃,红磷的着火点是240℃。如图实验,三支试管里面充满氮气,初始温度25℃,升温至60℃后,用注射器同时向②③试管中迅速注入足量氧气。下列说法有误的是
A.只有②中有燃烧现象 B.由①②现象说明可燃物达者火点未必燃烧
C.若继续水浴升温,则③中一定会燃烧 D.该实验能总结出燃烧的条件
2. 关于如图所示探究燃烧条件的实验中,说法不正确的是( )
A.气球的作用是收集磷燃烧产生的白烟,防止污染空气
B.观察到的现象:试管和烧杯中的白磷能燃烧,红磷不能燃烧
C.热水的作用是:升高温度,隔绝空气
D.由此实验得出燃烧的条件是:可燃物与氧气(或空气)接触,温度达到着火点
3.用如图所示装置进行物质的燃烧实验。升温至60 ℃的过程中,仅①燃烧;继续升温至260 ℃的过程中,仅③燃烧。下列分析不正确的是 ( )
A.①燃烧,说明白磷是可燃物 B.对比①③,可说明红磷的着火点比白磷的高
C.对比②③,可验证燃烧需可燃物与氧气接触 D.④未燃烧,说明无烟煤不是可燃物
4.下列关于燃烧现象的解释或分析正确的是( )
A.a中将煤球制成蜂窝煤后再燃烧,其目的是延长煤燃烧的时间
B.b中火柴头斜向下时更容易燃烧,是因为降低了火柴梗的着火点
C.c中蜡烛火焰很快熄灭,是因为金属丝阻碍空气的流动
D.由d中的现象可知,金属镁燃烧的火灾不能用二氧化碳灭火
5.吐火,是川剧中独一无二的神秘绝技。吐火有一个绝窍,那就是眼前的火尚未熄灭之时,绝对不能吸气,否则最直接的后果就是“引火焚身”。屏住呼吸时,嘴巴里的煤油没有燃烧的原因是( )
A.缺乏氧气 B.没有达到煤油的着火点
C.缺乏可燃物 D.嘴巴里的唾液使煤油不易着火
6.依据如图进行实验(夹持仪器略去)。实验过程:①通入N2,点燃酒精灯,一段时间后,a、b中均无明显现象;②改通O2片刻,熄灭酒精灯后,b中红磷燃烧。下列说法错误的是( )
A.红磷燃烧,产生大量白雾
B.实验过程②的a中无明显现象
C.实验过程①要先通入N2一段时间,再点燃酒精灯
D.对比①②两个实验过程b中的实验现象,可知可燃物燃烧需要氧气
7.如图是某同学设计的一个可燃气体安全点燃装置,对此装置的评价和使用错
误的是( )
A.未经检验纯度的气体通过此装置后可安全点燃,不会发生爆炸
B.此装置防止点燃不纯气体爆炸的原理是使不纯的气体不与燃着气体直接接触 C.要达到安全点燃效果,烧杯内的水可不没过倒置漏斗的边缘
D.此装置适用于难溶于水的可燃性气体
8.如图往容器内吹入一定量的空气,发生燃爆现象:硬纸板随热气流冲高,蜡 烛熄灭.下列说法不正确的是( )
A.发生燃爆后容器内氧气耗尽蜡烛熄灭
B.实验用的容器可用废旧矿泉水瓶,但不能用玻璃瓶
C.在有限的作业空间,可燃性粉尘遇明火一定会发生燃爆
D.硬纸板冲高后,热量散去,温度降低到了蜡烛的着火点以下
9.如图所示,实验室模拟粉尘爆炸试验.连接好装置,在小塑料瓶中放入下列干燥的粉末,点燃蜡烛,快速鼓入大量的空气,肯定观察不到爆炸现象的是( )
A.镁粉 B.面粉 C.煤粉 D.大理石粉
10.化学变化总伴随着能量的变化。如图为氢氧燃料电池的工作原理示意图。下列说法不正确的是( )
A.氢气是未来最理想的绿色能源
B.任何条件下都可实现物质或能量之间的相互转化
C.氢气燃烧生成水并放出大量的热是化学能转化为热能
D.氢氧燃料电池把氢气和氧气反应的化学能直接转化为电能
11.燃气发电过程中涉及到的主要化学反应为甲烷的燃烧,其微观示意图如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A.为使甲烷完全燃烧应提供适当过量的空气
B.甲烷燃烧需要点燃,说明甲烷燃烧是吸收热量的反应
C.图示可知该反应前后分子个数没有变化
D.图示可知化学反应中原子的种类没有发生变化
12.据《易经》记载:“泽中有火”,“上火下泽”。泽,指湖泊池沼。“泽中有火”是对“X气体”在湖泊池沼水面上起火现象的描述。这里“X气体”是指( )
A.一氧化碳 B.甲烷 C.氧气 D.氢气
13.建构模型是重要的化学学习方法,下列有关模型正确的( )
A.能源分类模型 B.空气组成模型 C.燃烧条件模型 D.元素分类模型
14.当前,氢能源发展正劲,我国科学家寻找到新型催化剂,使低温工业产氢取得突破,反应过程图示如下。相关说法正确的是( )
A.加入催化剂后生成氢气的质量增加了 B.反应前后催化剂的质量发生了改变
C.该技术有利于我国氢能源的经济推广 D.反应前后催化剂的化学性质发生了改变
15.关于能量和能源方面,下列说法不正确的是( )
A.化石燃料属于不可再生能源 B.太阳能、地热能属于新能源
C.电解水是将电能转化为化学能 D.人类利用的能量都是通过化学反应获得的
二.非选择题
16.下面是“燃烧的条件”实验活动的部分操作示意图:
(1)仪器①的名称为 。
(2)实验一加热片刻观察到A中棉球上的酒精燃烧产生蓝色火焰,B中棉球上的水不燃烧,由此得出燃烧的条件之一是 。
(3)实验二观察到先燃烧的物质是 ,若将铜片上的物质换成等量的木屑和煤粉进行实验,观察到木屑先燃烧,说明木屑的着火点比煤粉 。
(4)实验三将燃着的蜡烛放在如图所示的密闭容器中,同时用氧气传感器测出密闭容器中氧气含量的变化如图所示,下列说法错误的是 (填序号)。
A.蜡烛燃烧需要氧气
B.蜡烛燃烧前,密闭容器中氧气的体积分数为21%
C.蜡烛熄灭后,密闭容器中还有氧气
D.蜡烛熄灭后,密闭容器中的二氧化碳体积分数为84%
17.不同的燃料有着不同的应用。请回答下列问题:
(1)如图是工人师傅进行金属切割或金属焊接时使用的氧炔焰——乙炔(C2H2)在氧气中燃烧产生的火焰。
①当氧气的用量相对于乙炔不足时,乙炔不充分燃烧,会冒黑烟,黑烟指的是 ;当氧气足量时,乙炔充分燃烧的反应中,参加反应的乙炔分子与氧气分子的个数比是 。通过以上信息可以说明反应物相同,但是 不同,产物也不同。
②乙炔在氧气中燃烧比在空气中燃烧的更旺,请你用微粒的观点解释原因是 。
(2)相同条件下,n体积燃料完全燃烧放出的热量见下表。
燃料(气态)
CO
H2
CH4
热量(KJ)
282.6
285.8
890.3
①从等体积燃料完全燃烧放出的热量分析,最适合家庭使用的燃料是 ;
②CO与其它燃料相比的主要缺点是 。
③有科学家提出:“硅是未来的石油”,硅能在O2中燃烧生成SiO2,并放出大量的热。与化石燃料相比,用硅作燃料的优点是 (写一点即可):SiO2能与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和水,该反应的化学方程式为 。
18.某化学兴趣小组的同学学习了气体性质实验后,对氢气的性质开展了以下项目式学习。
【项目一:氢气的性质】
用自制的氢气通过软管吹泡泡液并用喷枪点燃,观察现象(注意实验有危险,不要模仿)。
(1)吹出的泡泡液大多数都上升,但也有少数的泡泡液下降,可能的原因是 。
【项目二:氢气点燃需验纯】
用保鲜袋收集两袋氢气,甲袋是50%空气与50%氢气的混合气体,乙袋是纯净的氢气,然后分别点燃。
【查阅资料】三种常见可燃性气体的爆炸极限:
可燃气体
爆炸极限(体积分数)
H2
4.0%﹣74.2%
CH4
5%﹣15%
CO
12.5%﹣74.2%
(2)点燃上面两袋气体,发现甲发生爆炸,原因是 。
(3)根据上表可以得出, (填写气体名称)使用最安全,该气体可通过氢氧化钠和醋酸钠(CH3COONa)在加热条件下制得,同时得到碳酸钠,请写出该反应的化学方程式: 。
同学用温度传感器分别测定氢气(锌粒和稀硫酸反应装置导管中导出)和酒精灯燃烧后火焰温度的变化情况。
(4)结合甲图信息,可以得出氢气做燃料比酒精好,理由是 。
(5)科学家研究开发氢能源的脚步从未停止。如图乙为利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应流程,反应前后Mn的化合价均为+2价。
①与传统电解法制取氢气相比,该流程的优点是 。
②若MnFe2O(4﹣y)中y=0.5,则MnFe2O(4﹣y)中Fe3+与Fe2+的个数比为 。
③请计算利用该流程每生成48kgO2,理论上能得到氢气的质量是多少? (请写出计算过程)
19.燃料的燃烧是CO2的重要来源,家用燃料经历了如下图的变迁:
I.天然气是重要的能源,其主要成分是甲烷(CH4)。
(1)天然气属于______(填“可再生”或“不可再生”)能源。CH4完全燃烧的化学方程式是_______。
(2)室温下,充分燃烧1g天然气和1g煤,产生的CO2、SO2及热量的对比如下图所示。据下图分析,与煤相比,用天然气作燃料的优点有_________。
Ⅱ.“碳中和”的实现
“碳中和”是指一定时间内CO2的排放量与吸收量基本相当。CO2的捕集、利用是实现“碳中和”的重要途径。我国力争在2060年前实现“碳中和”,体现了中国对解决气候问题的大国担当。利用含水层封存CO2被认为是一种有效的手段,含水层是在多孔岩石中含有盐水的地质构造,CO2可以被压至200﹣800千克/立方米的密度,泵入岩石中进行封存;也可以循环利用CO2制造合成燃料、尿素、甲醇等物质。请结合信息,完成下列问题。
(3)资料中“碳中和”的“碳”指的是______(填“碳元素”“碳单质”或“二氧化碳”)。实现“碳中和”有利于缓解的环境问题是______。
(4)CO2被泵入含水层后所得到的液体能使紫色石蕊试液变红,这一现象的原因是_________(用化学方程式表示)。
(5)清华大学研究人员成功研制出一种纳米纤维催化剂,可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇(CH3OH),其微观示意图如下图:
若有3kg甲物质参与反应,最多可以转化二氧化碳的质量为多少?(写出计算过程)
20.通过学习,我们知道甲烷是天然气的主要成分,密度小于空气,难溶于水,具有可燃性。同学们对甲烷继续进行探究学习:
探究Ⅰ:甲烷的制取
【查阅资料】实验室通过加热无水醋酸钠和碱石灰固体混合物的方法制取甲烷。
(1)仪器a的名称是______。
(2)制取甲烷的发生装置应选______(填序号,下同),选用装置C收集甲烷时气体应从______端进入,如果选择装置D收集,其中装满水,则气体应从______端进入。
探究Ⅱ:甲烷的组成元素
(3)点燃甲烷气体,在火焰上方罩一冷而干燥的烧杯(见图E),烧杯内壁有______生成,向烧杯中倒入少量澄清石灰水,振荡,现象为______。由此推断,甲烷中一定含C、H两种元素。
(4)点燃甲烷前,应先验纯,并且将甲烷气体通过盛有______的干燥装置D,目的是______。
(5)同学们通过隔绝空气对甲烷气体加强热,也得出了甲烷的组成元素,反应的化学方程式为:______。
探究Ⅲ:甲烷的化学性质
【提出问题】通过以上探究,甲烷除了具有可燃性、能分解外,还具有什么化学性质?
(6)写出甲烷燃烧的化学方程式______。
【查阅资料】①无水硫酸铜粉末遇水由白色变蓝色,②甲烷具有还原性。
【验证实验】该同学按如图装置进行实验:
【实验现象与结论】
甲中黑色固体变为红色,乙中无水硫酸铜变为蓝色,丙中澄清石灰水变浑浊。
(7)根据实验现象,写出甲烷还原氧化铜的化学方程式:______。
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1
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2025-2026学年人教版九年级化学
《第七单元能源的合理利用与开发整理与提升》精品讲义
(
整理
目标
1.
理解燃烧的条件和灭火的原理,能运用相关知识解释生活中的燃烧与灭火现象。
2.
知道爆炸的条件及防范爆炸的措施,了解易燃、易爆物的安全常识。
3.
掌握化石燃料(煤、石油、天然气)的种类、组成及综合利用,明确其不可再生性。
4.
认识化石燃料燃烧对环境的影响,了解清洁燃料(氢气、乙醇)的优点及燃烧化学方程式。
5.
了解常见新能源的种类,理解开发新能源的重要意义,树立节能环保的意识。
)
(
二
.重点难点
(一)重点
1.燃烧的条件与灭火的原理:燃烧的三个条件(可燃物、与氧气接触、温度达到着火点)的探究与应用;灭火的原理(清除可燃物、隔绝氧气、降低温度至着火点以下)及具体方法。
2.易燃、易爆物的安全知识:爆炸的发生条件,常见图标识别,生活中防范爆炸的措施。
3.化石燃料的综合利用:煤的干馏(化学变化)、石油的分馏(物理变化)的原理及产物;天然气的主要成分(甲烷)及燃烧反应。
4.燃料的选择与环境影响:化石燃料燃烧产生的有害气体(SO
2
、NO
2
)与酸雨、温室效应的关系;氢气、乙醇作为清洁燃料的优势。
5.新能源的开发与利用:太阳能、风能、地热能等新能源的种类及优点。
(二)难点
1.燃烧条件的探究实验设计:控制变量法在燃烧条件实验中的应用,分析实验现象推导结论。
2.灭火原理的实际应用:结合具体情境选择合适的灭火方法,解释灭火的科学依据。
3.化石燃料燃烧产物的推断与检验:根据化石燃料的元素组成,推断燃烧产物并设计实验验证(如CO
2
、H
2
O的检验)。
4.燃料热值与环保性的综合分析:对比不同燃料的热值、燃烧产物,从经济、环保角度选择最优燃料。
5.新能源推广的制约因素分析:结合制取成本、储存运输条件,分析氢气等新能源未能广泛使用的原因。
)
三.单元知识结构
能源的合理利用与开发
四.课前预习
1.燃烧是指 ______ 与 ______ 发生的一种 ______、______ 的剧烈的氧化反应。
2.燃烧需要三个条件:① ______;② ______;③ ______,三者缺一不可。
3.灭火的原理是破坏燃烧的条件,具体方法有:① ______;② ______;③ ______。
4.可燃物在 ______ 内急剧燃烧,短时间内聚积大量的热,使气体的体积迅速膨胀,就会引起爆炸。
5.化石燃料包括 ______、______ 和 ______,它们都属于 ______(填“可再生”或“不可再生”)能源。
6.煤的主要成分是 _____ 元素,将煤隔绝空气加强热的过程叫 ______,属于 ______ 变化。
7.石油主要含 _____和 ____ 元素,利用各成分 ______ 不同进行分馏,属于 ______ 变化。
8.天然气的主要成分是 ______,其燃烧的化学方程式为 ______。
9.煤燃烧排放的 ______ 和 ______ 溶于雨水会形成酸雨,酸雨的pH ______ 5.6。
10.最清洁的燃料是 ______,其燃烧的化学方程式为 ______,制约其广泛使用的因素是 ______ 和 ______。
11.乙醇俗称 ______,属于 ______ 能源,燃烧的化学方程式为 ______,汽油中加入乙醇可制成 ______。
12.常见的新能源有 ______、______、______ 等。
【答案】 1.可燃物;氧气(或空气);发光;放热 2.可燃物;与氧气(或空气)接触;温度达到可燃物的着火点 3.清除可燃物(或隔离可燃物);隔绝氧气(或空气);降低温度至可燃物的着火点以下 4.有限的空间 5.煤;石油;天然气;不可再生 6.碳;干馏;化学 7.碳;氢;沸点;物理 8.甲烷(CH4);CH4+ 2O2 CO2+ 2H2O
9. 二氧化硫(SO2);二氧化氮(NO2); 10. 氢气(H2);2H2+ O2 2H2O;制取成本高;储存运输困难 11. 酒精;可再生;C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O;乙醇汽油
12. 太阳能;风能;地热能(合理即可)
五.整理内容
(一)认识燃烧
回忆下列物质的反应,它们属于燃烧吗?
(1)木炭燃烧
发出白光,放出大量的热,生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
(2)硫燃烧
产生明亮蓝紫色火焰,放出大量的热,生成有刺激性气味的气体。
(3)铁丝燃烧
剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色的固体。
这些物质在氧气中燃烧的现象有何共同点?
1.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叫做燃烧。
2.特点:剧烈氧化反应,通常伴随着发光, 放热等现象。
3.注意,通常所说的燃烧需要氧气参与,但少数物质可在其他助燃剂(如氯气)中燃烧。
(二)燃烧条件的探究
1.可燃物
【观察与思考】是不是所有的东西都能燃烧?
不能燃烧
燃烧需要可燃物。
(1)可燃物是指在一定条件下(如达到燃点、与助燃物充分接触)能够发生燃烧反应,释放出热量和光的物质。常见的可燃物包括固体(如木材、纸张)、液体(如汽油、酒精)和气体(如氢气、甲烷)三类。
(1)常见可燃物分类
①固体可燃物
A.天然固体:木材、煤炭、棉花、羊毛、纸张、秸秆.
B.人工固体:塑料、橡胶、化纤布料、蜡烛、火柴、沥青.
②液体可燃物
A.常见燃料:汽油、柴油、煤油、酒精、液化石油气(液态时)
B.日常用品:指甲油、香水、油漆、松节油、甲醇.
③气体可燃物
A.燃料气体:氢气、甲烷(天然气主要成分)、丙烷、乙炔.
B.其他气体:一氧化碳、液化石油气(气态时).
2. 燃烧需要达到一定的温度
【观察与思考】
不燃烧 继续燃烧
室温下存放的蜡烛会燃烧吗? 点燃后呢?
燃烧需要达到一定的温度。
【探究实验】
在500mL的烧杯中迅速投入一小块白磷,加入300mL热水,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 。
(
热水
) (
红磷
) (
白磷
)
实验现象:薄铜片上的白磷燃烧,产生大量白烟;薄铜片上的红磷不燃烧.
实验分析:由薄铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧的事实,说明燃烧需要什么条件?
(1)着火点(也叫燃点)是指可燃物在空气(或氧气)中达到能够持续燃烧所需的最低温度,是物质的固有属性之一,不同可燃物的着火点不同。
(2)注意:
①着火点不可改变,降低温度至可燃物着火点以下能灭火,而非降低着火点。
②同种物质的着火点会受状态、纯度、颗粒大小等因素影响(如煤粉比煤块着火点更低)。
(3)常见可燃物着火点
可燃物
着火点(oC)
状态
备注
白磷
40
固体
易自燃,需保存在冷水中
红磷
240
固体
着火点远高于白磷
木材
250-330
固体
受材质、干湿程度影响
纸张
130
固体
普通书写纸的着火点
酒精(乙醇)
363
液体
指酒精蒸气的着火点
汽油
427
液体
不同标号汽油着火点略有差异
氢气
585
气体
空气中遇明火易爆炸
甲烷
538
气体
天然气主要成分
3.燃烧需要氧气
【观察与思考】
继续燃烧 逐渐熄灭
在空气中,已点蜡烛能维持燃烧吗? 用烧杯倒罩住呢?
燃烧需要氧气或者空气。
【探究实验】
在500mL的烧杯中迅速投入一小块白磷,加入300mL热水,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。
实验现象:薄铜片上的白磷燃烧,产生大量白烟;热水中的白磷不燃烧.
撤去铜片,用导管对准实验二烧杯中的白磷,通入少量氧气(或空气),观察现象。
实验现象:烧杯水中的白磷燃烧起来了.
实验分析:由本来在热水中不燃烧的白磷,在通入氧气后白磷燃烧,再次说明燃烧需要什么条件?
【归纳】燃烧的条件
(1)可燃物; (2)氧气(或空气); (3)达到燃烧所需的最低温度(着火点)。
三个条件须同时具备!缺一不可!!!
(三)燃料的充分燃烧
【思考与讨论】
在日常生活中你是否遇到这样的情况:做饭时,有时燃气灶的火焰呈现黄色或橙色如图,锅底出现黑色物质。此时就需要调节一下灶具的进风口,这是为什么呢?
1.探究燃料的充分燃烧
【实验设计】
(1)取两根等长的木条,一根捆成紧密的块状,另一根分散架空,分别在酒精灯上点燃,观察燃烧剧烈程度和持续时间。
(2)向燃着的蜡烛火焰中缓慢通入氧气,观察火焰变化;再用烧杯罩住蜡烛,观察火焰变化。
【实验现象】
(1)架空的木条燃烧更剧烈、持续时间更长;紧密块状的木条燃烧不旺、易熄灭。
(2)通入氧气后,蜡烛火焰变旺;烧杯罩住后,火焰逐渐熄灭。
【分析与结论】
(1)架空木条增大了与氧气的接触面积,燃烧更充分;通入氧气提高了氧气浓度,燃烧更剧烈。
(2)结论:促进燃料充分燃烧的方法:
①增大燃料与氧气的接触面积; ②提高氧气的浓度。
燃料充分燃烧的关键是"充足氧气"和"充分接触",两者缺一不可。充分燃烧既能提高能量利用率,又能减少环境污染,是兼顾经济价值与生态保护的重要方式,在生活、工业生产中具有广泛应用。
2.促进燃料充分燃烧的方法(联系实际应用)
(1)提供充足氧气:
①家用燃气灶调大进风(风门)、锅炉安装鼓风机(增加空气通入量)。
②篝火晚会中"煽风"助燃,实验室酒精灯加盖铁丝网罩(集中火焰,增加氧气流通)。
(2)增大燃料与氧气接触面积:
①工业上将煤粉碎成煤粉、制成煤球(或蜂窝煤,预留通风孔);
②生活中用碎木柴代替整根木头燃烧,燃气热水器采用"雾化燃烧"技术。
(3)优化燃烧环境
①保证燃烧装置密封性良好(避免空气泄漏),定期清理堵塞物(如燃气灶火盖出气孔);
②选择合适的燃料形态(如液化气比煤气更易充分燃烧,天然气是清洁高效燃
3.燃料不充分燃烧的后果
(1)能量浪费,效率降低:不充分燃烧释放的热量仅为充分燃烧的50%-70%(如煤炉不充分燃烧时炉温低,做饭、取暖耗时更长),本质是燃料未完全转化为有用能量,造成能源损耗
(2)产生有毒污染物,危害健康:1生成一氧化碳(无色无味有毒气体,易与血红蛋白结合,导致人体缺氧中毒,严重时危及生命)2产生炭黑、粉尘等颗粒物,不仅污染空气(加剧雾霾),还会附着在燃烧装置(如锅底、炉壁)上,影响设备正常使用。
(3)污染环境,加剧生态问题1燃煤不充分燃烧会额外排放SO2、NOx等气体,引发酸雨,腐蚀建筑物、破坏土壤和植被;卡燃烧的碳氢化合物等会加剧温室效应,与"双碳目标"相悖,增加环保治理成本
(四)灭火的原理和方法
火的使用给人类带来了温暖和光明。但是若疏忽防范,也会给我们带来巨大的灾难。
【观察与思考】
隔绝空气(或氧气) 使温度降到着火点以下 清除可燃物
【实验探究】:灭火的原理
点燃3支蜡烛,在其中一支蜡烛上扣一个烧杯;将另两支蜡烛分别放在两个烧杯中;然后向一个烧杯中加适量碳酸钠和盐酸。观察现象并分析原因。
【现象与分析】
现象
分析
Ⅰ
蜡烛熄灭
扣上烧杯后,燃烧的蜡烛与氧气(空气)隔离,蜡烛熄灭。
Ⅱ
蜡烛燃烧情况不变
蜡烛始终与氧气接触,继续燃烧
Ⅲ
蜡烛熄灭
碳酸钠和盐酸反应产生二氧化碳使蜡烛与空气隔离,蜡烛熄灭
【归纳与小结】
(五)制作简易灭火器
根据灭火原理及上述实验所利用的化学反应原理,可以设计一种简易灭火器。
1.设计理念:
基于"二氧化碳不支持燃烧、密度比空气大"的核心原理,利用常见家庭/实验室材料,制作安全、易操作的简易灭火器,理解灭火的基本原理(隔绝氧气、降低温度),培养动手实践与知识应用能力。
2.制作原理:
通过酸性物质(如醋酸)与碳酸盐(如碳酸氢钠)发生复分解反应,快速生成大量二氧化碳气体,二氧化碳气体喷出后隔绝氧气,同时反应吸热降低温度,达到灭火效果。
化学方程式:NaHCO3+CH3COOH= CH3COONa +H3O+CO2↑
3.材料准备:
塑料矿泉水瓶(500mL,带盖)、小塑料瓶(50mL)橡胶塞(或瓶塞)酸氢钠(小苏打,50g)、醋酸(白醋,200mL),吸管(硬质,2根)、胶带、剪刀、蜡烛、火柴、小托盘。
4.制作步骤:
(1)处理容器:用剪刀在矿泉水瓶盖上钻2个小孔(孔径与吸管匹配,确保密封),将两根硬质吸管插入孔中,吸管一端伸出瓶盖外5cm,另一端伸入瓶内(不接触瓶底)。用胶带固定吸管与瓶盖的连接处,防止漏气。
(2)放置反应物:在小塑料瓶中装入30g碳酸氢钠粉末,将小塑料瓶放入矿泉水瓶内(注意小瓶不倾倒)。向矿泉水瓶中倒入200mL白醋(白醋液面不超过小塑料瓶瓶口,避免提前反应)。(3)组装完成:盖上矿泉水瓶的盖子,确保密封良好,此时小塑料瓶内的碳酸氢钠与白醋未接触,装置处于待命状态。
5.实验操作与现象观察:
(1)准备测试:在小托盘上点燃蜡烛,将简易灭火器的吸管出对准蜡烛火焰(距离火焰5-10cm)
(2)启动灭火:用力挤压矿泉水瓶瓶身,瓶内压强增大,白醋被压入小塑料瓶中,与碳酸氢钠快速反应,产生大量气泡(二氧化碳气体)。二氧化碳气体通过吸管喷出,对准火焰持续喷射3-5秒,观察到火焰逐渐熄灭。
(3)现象分析:喷出的二氧化碳气体覆盖在火焰表面,隔绝了氧气,同时反应吸热使周围温度降低,双重作用下火焰熄灭。
6.注意事项(安全第一)
(1)实验时需在通风良好的环境中进行,远离易燃物(如纸张、酒精),避免火焰过大。
(2)挤压瓶身时力度适中,防止瓶内压力过大导致瓶盖弹出,建议佩戴手套操作。
(3) 反应后的液体(醋酸钠溶液)无毒,可直接倒入下水道,容器清洗后可重复使用。
(4) 仅适用于扑灭小型火焰(如蜡烛、小火苗),不可用于扑灭电器火灾、油类火灾等。
7.反思:为什么简易灭火器不能扑灭油类火灾?
(六)常用的灭火器
1."探究"一灭火器的原理
装置正立时放在小试管中的浓盐酸与放在吸滤瓶中的碳酸钠溶液不接触,当装置倾斜倒置时,两种药品接触,发生反应。Na2CO3+2HCI =2NaCI+H2O+CO2↑产生的二氧化碳使装置中的压强增大,喷出的混有二氧化碳的液体有降温和隔绝空气的作用。
2.常用的灭火器
水基型灭火器喷射二氧化碳及泡沫,用来扑灭木材棉布引起的失火;
粉灭火器压缩二氧化碳,用来扑灭油、气引起的失火;
二氧化碳灭火器喷射液态二氧化碳用来扑灭图书、贵重设备、精密仪器引起的失火。
(七)火灾现场应急处理
如果发现火险或遭遇火灾,一定不要慌张,要沉着应对。
1. 切断危险源:立即关闭火灾区域的电源、燃气阀门,防止火势因电、气泄漏进一步扩大。
2. 选择合适灭火工具:
(1)普通固体火灾(木材、纸张):用干粉灭火器、水(直接泼洒)灭火,也可用湿毛巾、沙土覆盖隔绝氧气。
(2)油类/厨房火灾(油锅、燃油):严禁用水,用锅盖盖灭、湿抹布覆盖,或使用泡沫/干粉灭火器。
(3) 电器火灾:先断电,再用干粉/二氧化碳灭火器,未断电时绝对不能用水。
3. 及时报警:若火势无法在1分钟内扑灭,立即拨打119,清晰说明火灾地址、起火物、火势大小及有无人员被困。
4. 采取正确的自救措施(火势大、无法控制时):
(1)判断逃生方向
①用手背触摸门体/门把手,若发烫说明门外有火,切勿开门,应在室内等待救援;若温度正常,可开门观察走廊情况。
②优先选择疏散楼梯逃生,严禁乘坐电梯(电梯易断电困人,且井道易成为烟火通道)。
(2)防烟措施
①火灾中浓烟是主要致死原因,用湿毛巾、湿衣物捂住口鼻(折叠3-4层,过滤有毒气体),弯腰低姿前行(浓烟集中在上方)。
②若被困房间,用湿毛巾、湿床单堵塞门缝,防止浓烟进入,同时开窗通风(仅在无烟火的一侧开窗)。
(3)特殊情况处理
①身上着火:切勿奔跑(加速氧气接触),就地打滚压灭火焰,或用厚重衣物覆盖灭火。
②高层建筑火灾:若无法向下逃生,前往避难层或楼顶(避开电梯井、管道井等烟火通道),挥动鲜艳衣物向外界求救。
③儿童/老人被困:优先协助弱势群体逃生,若无法撤离,将其转移至阳台、窗口等易被发现的位置等待救援。
(八)爆炸
四大发明之一黑火药 烟花 定向爆破
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,使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。
1. 什么是爆炸?
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量,使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。
例如,燃放鞭炮就是使火药在极小的空间燃烧而引起爆炸。家庭用的天然气、煤气或液化石油气等泄漏,可燃性气体聚集在通风不良的厨房等有限空间里,遇到明火就会急剧地燃烧,可能会发生爆炸事故。
可燃性气体可能发生爆炸,可燃性的粉尘,如面粉、煤粉是不是也会发生爆炸呢?
【粉尘爆炸实验】
剪去空金属罐和小塑料瓶的上部,并在金属罐和小塑料瓶的底侧各打一个比胶皮管外径略小的小孔。连接好装置,在小塑料瓶中放入干燥的面粉,点燃蜡烛,用塑料盖盖住金属罐。从橡皮管一端鼓入大量的空气,使面粉充满金属罐,观察现象。
(1)实验现象:会观察到金属罐盖被冲起(或发生爆炸),蜡烛熄灭。
(2)原因:面粉属于可燃性粉尘,鼓入空气后与氧气充分混合,达到爆炸极限,遇蜡烛火焰发生剧烈燃烧,短时间内产生大量热,使罐内气体迅速膨胀,引发爆炸;爆炸消耗氧气,蜡烛因缺氧熄灭。
(3)实验结论:
①可燃性粉尘与空气混合达到爆炸极限时,遇明火会发生爆炸;
②爆炸是剧烈的氧化反应,易燃易爆物需远离火源、保持通风。
注意事项:实验需在空旷处进行,金属罐不宜密封过紧,防止炸裂伤人;面粉需干燥,保证实验效果。
2. 所有的爆炸都是化学变化吗?
不是所有的爆炸都是化学变化,爆炸分为化学爆炸和物理爆炸两类:
(1)化学爆炸:属于化学变化,是可燃物与氧气发生剧烈的氧化反应,产生大量气体并放热,导致体积急剧膨胀引发的爆炸,比如面粉爆炸、炸药爆炸、燃气泄漏爆炸等,过程中有新物质生成。
(2)物理爆炸:属于物理变化,是由于压强变化(如受热、撞击)导致物质体积突然膨胀引发的爆炸,没有新物质生成,比如轮胎爆炸、锅炉爆炸、气球爆炸等。
综上,判断爆炸是否为化学变化的关键是是否有新物质生成。
常见爆炸类型的分类表
爆炸类型
本质
核心特征
典型例子
化学爆炸
化学变化
有新物质生成,伴随剧烈氧化反应、放热
1.面粉/煤粉粉尘爆炸
2.燃气(天然气、液化气)泄漏爆炸
3.炸药爆炸
4.爆竹爆炸
5.氢气球遇明火爆炸
物理爆炸
物理变化
无新物质生成,因压强骤变(受热、撞击等)导致体积膨胀
1.轮胎充气过量爆炸
2.锅炉水垢过多受热爆炸
3.气球挤压/暴晒爆炸
4.玻璃容器骤冷骤热炸裂
5.高压锅安全阀故障爆炸
3.满足易燃物、在有限空间燃烧就会发生爆炸吗?
满足易燃物在有限空间燃烧,不一定会发生爆炸。原因:爆炸的发生需要可燃物在有限空间内急速燃烧,且可燃物与空气(氧气)的混合比例需达到爆炸极限。例如燃气灶中燃气在有限的炉头空间燃烧时,燃气与氧气的混合比例处于安全范围,燃烧是平稳的,不会引发爆炸;而漫画中若可燃性气体泄漏后在有限空间内达到爆炸极限,遇明火才会发生爆炸。
简单来说,仅满足“易燃物+有限空间燃烧”两个条件不够,还需要可燃物浓度处于爆炸极限内、燃烧速率极快这两个关键条件,才会发生爆炸。
4.爆炸极限
可燃性气体等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。
5.爆炸发生条件
①有可燃性的气体或粉尘;
②与空气或氧气充分混合(在爆炸极限内);
③遇到明火或火花。
6.让爆炸为人类服务
利用爆炸产生的能量开矿采煤、开山炸石、拆除危旧建筑等。
定向爆破 开山采矿 隧道爆破
7.爆炸与燃烧的区别与联系(人教版2024九年级化学)
(1)区别
①反应剧烈程度:燃烧是可燃物与氧气发生的缓慢或较剧烈的氧化反应(如蜡烛燃烧、木炭燃烧);爆炸是极剧烈的氧化反应,瞬间释放大量能量(如粉尘爆炸、炸药爆炸)。
②反应条件:燃烧需可燃物、氧气、温度达到着火点;爆炸还需可燃物与氧气充分混合且达到爆炸极限,或压强骤变(物理爆炸)。
③现象特征:燃烧伴随发光、放热,过程较平缓;爆炸伴随剧烈声响、气体膨胀,破坏性更强。
(2)联系
①化学爆炸的本质是剧烈燃烧,当燃烧在有限空间内快速进行,热量无法及时散失,气体急剧膨胀就会引发爆炸。
②二者均为氧化反应(化学变化类),都伴随能量释放(热能、光能),且核心条件均涉及可燃物与氧气的接触。
(九)易燃物和易爆物的安全知识
1.核心概念
(1)易燃物:容易燃烧的物质(如汽油、酒精、面粉粉尘、天然气等),遇明火、高温易引发燃烧。
(2)易爆物:受热、撞击或遇明火能快速发生剧烈反应,产生大量气体导致爆炸的物质(如鞭炮、炸药、氢气与空气的混合气体等)。
2.认识一些与燃烧和爆炸有关的图标
(1)当心易燃物
①含义:警示该区域存在易燃物质,需注意防火。
②适用场景:加油站、酒精仓库、汽油储存区等。
2. 当心爆炸物
①含义:警示该区域存在易爆物质,防止撞击、明火引发爆炸。
②适用场景:炸药库、烟花爆竹仓库、煤气罐储存区等。
3. 禁止吸烟(第二行第一个)
①含义:禁止在该区域吸烟,杜绝明火引发燃烧或爆炸。
②适用场景:加油站、面粉加工厂、煤矿矿井等易燃易爆场所。
4. 禁止烟火(第二行第二个)
①含义:禁止在该区域使用一切明火(如打火机、火柴)。
②适用场景:易燃易爆化学品生产车间、油库等。
5. 禁止放易燃物(第三行第一个)
①含义:禁止在该区域堆放易燃物品,避免火灾隐患。
②适用场景:消防通道、配电室、锅炉房等。
6. 禁止燃放鞭炮(第三行第二个)
①含义:禁止在该区域燃放烟花爆竹,防止明火引发爆炸或火灾。
②适用场景:加油站、化工厂、居民区等人员密集或易燃易爆场所。
3.关键安全措施
(1)贮存:密封存放于阴凉通风处,远离火源、热源,不与氧化剂混存(如酒精不靠近鞭炮)。
(2)使用:通风良好,避免产生粉尘或蒸气积聚;严禁明火、撞击、摩擦(如加油站不使用手机)。
(3)运输:轻拿轻放,遵守危险品运输规定,不超载、不混运。
(4)应急:泄漏时立即撤离人员,开窗通风,严禁开关电器;小火用湿布覆盖灭火,大火及时拨打119。
(十)化学反应中的能量变化
我们了解了燃烧可以放出大量的热。我们生活中的方方面面都离不开这些燃烧带来的能量。
烹调食物 冶炼钢铁 烧制陶瓷
生产、生活和科学研究经常利用燃料燃烧产生的热量。例如,在实验室,我们经常利用酒精灯加热。酒精在燃烧的过程中发生了什么变化呢?
酒精是乙醇(C2H5OH)的俗称。乙醇在空气中燃烧,发生化学反应时放出大量的热量。
C2H5OH+ 3O22CO2+3H2O
1.化学反应在生成新物质的同时还伴随着能量的变化(通常表现为热量的变化)。
【实验】在一支试管中加入一小匙生石灰,再加入2mL水,观察现象,并用手轻触碰试管外壁。
(1) 实验现象:
①生石灰(CaO)逐渐溶解,试管内出现浑浊(生成的Ca(OH)2微溶于水);
②用手触摸试管外壁,会感觉到发烫(温度升高)。
(2)反应原理(化学方程式):
CaO + H2O = Ca(OH)2
该反应属于放热反应,是典型的化合反应,也是生活中常用的自热食品发热原理。
(3)实验结论:生石灰与水反应会放出大量的热,属于放热反应。
注意:生石灰有腐蚀性,切勿用手拿取。使用时应做好防护,防止眼睛、皮肤、衣服等与其接触。
【思考】上述实验说明了什么?
1.化学反应中通常伴随着能量变化。根据能量变化情况分类
2.常见放热反应和吸热反应
(1)放热反应
① 燃烧反应:所有可燃物的燃烧,如蜡烛燃烧、木炭在氧气中燃烧、甲烷燃烧等。
②酸碱中和反应:酸与碱生成盐和水的反应,如盐酸和氢氧化钠反应、硫酸和氢氧化钙反应。
③活泼金属与酸的置换反应:镁、锌、铁等活泼金属与稀盐酸、稀硫酸反应,如镁和稀盐酸反应生成氯化镁和氢气。
④氧化钙与水的化合反应:生石灰(CaO)溶于水生成氢氧化钙,该反应放出大量热。
⑤缓慢氧化:铁生锈、食物腐败、动植物呼吸等,过程中持续放出热量。
(2)吸热反应
①大多数分解反应:如高锰酸钾受热分解、氯酸钾在二氧化锰催化下受热分解、过氧化氢分解(需注意:过氧化氢常温分解极慢,加热或加催化剂时反应,加热属于外界提供能量,反应本身吸热)。
②碳与二氧化碳的化合反应:碳在高温条件下与二氧化碳反应生成一氧化碳,该反应需要持续吸热才能进行。
3.区分放热反应与吸热反应的判断技巧
(1)从反应条件判断(最直观)
①放热反应:大多不需要持续加热,甚至反应开始后会自行放热维持反应,比如燃烧、酸碱中和、活泼金属与酸反应。
②吸热反应:大多需要持续加热或高温条件才能进行,一旦停止加热,反应就会停止,比如碳与二氧化碳的反应、大多数分解反应。
(2)从能量变化的宏观表现判断
①放热反应:反应过程中会向外释放热量,触摸反应容器外壁会感觉发热,比如生石灰溶于水时容器发烫。
②吸热反应:反应过程中会从外界吸收热量,触摸反应容器外壁会感觉变冷,比如硝酸铵溶于水(初中常考的吸热现象)。
(3)从反应类型快速归类(适合记忆)
①放热反应:优先记4类——燃烧反应、酸碱中和反应、活泼金属与酸的置换反应、氧化钙与水的化合反应;缓慢氧化也属于放热。
②吸热反应:优先记2类——大多数分解反应、碳与二氧化碳的化合反应。
(十一)人类生活对化学能的利用
化学反应中的热量变化被应用于生活和生产中,同学们能说说它们在实际生产中的应用吗?
拆除危旧建筑 开山炸石 冶炼金属 发电
1.生活燃料的利用:做饭、取暖等;
2.利用燃料燃烧产生的热量:发电、发射火箭等;
3.爆炸产生的能量:开山炸石、拆除违规建筑等;
4.食物在体内发生缓慢氧化放出热量:维持体温和提供日常活动所需的能量。
(十二)化石能源的来源
化石能源是由古代生物的遗骸经过数百万年乃至上亿年的地质作用,逐渐形成的。
1.煤的形成
2.石油的形成
3.化石能源主要包括煤、石油和天然气三类是不可再生能源。
化石能源是目前全球能源消费的主体,为人类的生产生活提供了大量能量,但因其不可再生性,且燃烧会释放二氧化碳、二氧化硫等物质,加剧温室效应与空气污染,因此开发清洁能源、合理利用化石能源已成为重要发展方向。
(十三)煤和石油
1. 煤
(1)概述:煤是复杂的固态混合物,主要含碳元素,还含有氢、氮、硫、氧等元素,被称为“工业的粮食”,可通过干馏得到焦炭、煤焦油、煤气等多种化工原料。
(2)煤的干馏
将煤隔绝空气加强热,使其发生复杂分解反应的过程,属于化学变化。
煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物,主要含碳元素。干馏后会生成多种产物:固态产物为焦炭,可用于金属冶炼、制造电极;液态产物为煤焦油,是重要的化工原料,可提取苯、酚等物质;气态产物为煤气(主要成分为氢气、一氧化碳、甲烷等),可用作燃料或化工原料。
(3)煤的用途广泛,涵盖燃料、工业原料、化工生产等多个领域,具体可分为以下两类:
①直接用途:作为燃料,用于火力发电、工业锅炉燃烧供热、民用取暖做饭等,是传统的能源来源。
②间接用途(综合利用后的深加工):通过干馏、气化、液化等工艺转化为多种化工原料和产品,如干馏得到的焦炭用于高炉炼铁、制造电极,煤焦油用于提取苯、酚类物质来生产染料、农药、医药,煤气用作燃料或合成氨、甲醇的原料;气化生成的水煤气可作为工业燃料或化工原料;液化则可生产汽油、柴油等液体燃料。
煤综合利用的部分产品
2. 石油
(1)概述:石油是由古代海洋或湖泊中的生物遗骸,经漫长地质年代沉积、演化形成的黏稠状液态混合物,主要含碳、氢两种元素(占比97%~98%),还含有少量硫、氮、氧等元素,被誉为“工业的血液”,属于不可再生能源。
石油的物理性质因产地而异,通常呈黑色或深棕色,密度比水小,不溶于水,具有可燃性。其化学成分复杂,包含数千种不同的烃类化合物(烷烃、环烷烃、芳香烃等),需通过加工才能转化为有用产品 。
(2)石油分馏炼制
石油的分馏是利用石油中各组分沸点不同,通过加热汽化、冷凝分离的物理加工过程,属于物理变化,也是石油炼制的基础工艺。
通过分馏,将原油分离为不同用途的馏分,为后续的裂化、裂解等深加工工艺提供原料,最大化利用石油资源,满足交通、工业等领域对燃料和化工原料的需求。
(3)石油的用途
石油的用途覆盖能源供给、化工生产、工业制造等多个领域,是支撑现代社会运转的核心资源之一,具体可分为两大类别:
①直接作为燃料使用
经分馏得到的汽油、柴油、煤油、石油气等,是交通运输(汽车、飞机、轮船)、火力发电、工业供热、民用烹饪取暖的主要能源。重油可作为大型船舶、锅炉的燃料,沥青则用于道路铺设和防水材料生产。
②作为化工原料深加工
石油分馏产物经裂化、裂解等工艺,可生成乙烯、丙烯、苯等基础化工原料,进一步用于生产塑料、合成纤维、合成橡胶、化肥、农药、医药、洗涤剂、涂料等数千种化工产品,广泛应用于日常生活、农业、制造业等领域。
石油综合利用的部分产品
煤的干馏与石油分馏的对比表
加工方式
原料
原理
变化类型
主要产物
煤的干馏
煤
隔绝空气加强热,使煤分解
化学变化
焦炭、煤焦油、煤气
石油的分馏
石油
利用各成分沸点不同,加热分离
物理变化
汽油、柴油、煤油
(十四)天然气
1. 存在
有石油的地方就有天然气(主要成分甲烷CH4)。
大庆油田 塔里木盆地油气开发 海上采油
2. 我国是世界上最早利用天然气的国家
明代的《天工开物》记载了我国古代人民利用天然气熬制井盐。
《天工开物》记载的利用天然气熬制井盐示意图(局部)
天然气主要是由碳和氢组成的气态化合物,其中主要的是甲烷(CH4)。其他物理性质:
①通常状况下为无色、无味的气体,
②难溶于水 ,
③比空气轻。
3. 甲烷燃烧实验
(1)观察甲烷的颜色、状态。点燃从导管放出的甲烷,在火焰的上方罩一个冷而干燥的烧杯。稍待片刻,观察杯壁有什么变化。
(2)迅速把烧杯倒过来,并注入少量澄清石灰水,振荡,观察现象。
(3)实验现象与结论
①甲烷是无色、无味的气体(通常状况下)。
②点燃甲烷后,在火焰上方罩冷而干燥的烧杯,烧杯内壁出现水雾(水珠),说明甲烷燃烧生成了水(H2O)。
③迅速把烧杯倒过来,注入少量澄清石灰水并振荡,澄清石灰水变浑浊,说明甲烷燃烧生成了二氧化碳(CO2)。
化学方程式
CH4+ 2O2 CO2+ 2H2O
【归纳】甲烷的化学性质(可燃性)
甲烷的化学性质总体稳定,在常温下不易与强酸、强碱、强氧化剂(如高锰酸钾)发生反应,在点燃条件下能与氧气反应,完全燃烧生成二氧化碳和水,放出大量热。
若氧气不足会发生不完全燃烧,生成一氧化碳和水。
注意:在点燃甲烷前要检验纯度。
4.甲烷的综合利用
甲烷是天然气、沼气的主要成分,可直接用于民用燃气(做饭、供暖)和工业燃料(发电、烧制陶瓷/玻璃),燃烧产物污染小,属于优质低碳燃料。
如图是沼气池的工作与应用示意图,沼中产生的沼气的主要成分是 甲烷。把秸秆、杂草、 人畜粪便等废弃物放在密闭 的沼气池中发酵,就会产生 沼气,可用作燃料。
5. 新能源:可燃冰
分布于深海沉积物中,由甲烷与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。主要成分是甲烷水合物,具有热值高、储量巨大等优点,有望成为未来新能源。
可燃冰 可燃冰的燃烧
(1)优点:储蓄量大,且一体积可燃冰可储载100~200倍体积的甲烷气体。
(2)缺点:开采技术不成熟。如果开发和利用不当,有可能引发地质灾害和温室效应加剧等问题。
2017年,我国在南海神狐海域进行的可燃冰试采获得成功,创造了产气时长和产气总量的世界纪录。整个试采过程未对周边大气和海洋环境造成影响。这是世界上首次对粉砂质甲烷水合物的开采试验,对保障能源安全、优化能源结构具有重要意义。
(十五)化石燃料燃烧与空气污染
化石能源燃烧时产生的一些物质会对空气造成污染,也对气候产生了一定的影响。你能举几个例子吗?
煤燃烧 天然气燃烧 原油燃烧
煤中含有C、H、S、N等元素,石油主要含C、H元素,结合燃烧反应规律,思考这些元素燃烧会生成哪些物质?哪些物质会造成空气污染?
1. 空气污染的三大来源及对应污染物
污染来源
主要污染物
燃料中杂质燃烧
二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOₓ)
燃料燃烧不充分
一氧化碳(CO)
未燃烧物质排放
碳氢化合物、炭粒、尘粒
2.化石燃料燃烧造成空气污染的主要原因
(1)燃料中的一些杂质如硫等燃烧时产生空气污染物如二氧化硫等。
(2)燃料燃烧不充分,产生一氧化碳等。
(3)未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等排放到空气中形成浮尘。
3.化石燃料燃烧对客气的影响
(十六)温室效应
大气中的二氧化碳气体能像温室的玻璃或塑料薄膜那样,使地面吸收的太阳光的能量不易散失,从而使全球变暖的现象.
1.温室气体:CO2、O3、CH4、一氧化二氮(N2O)、氟氯代烷(氟氯昂)等。
2.好处:使全球地表温度达到适宜人类生存的15℃。
近几十年来,一方面,随着工业的高速发展和人们生活水平的不断提高,人类消耗的化石燃料急剧增加,排入大气中的二氧化碳越来越多;另一方面,能够吸收二氧化碳的森林却因为人类的乱砍滥伐和天灾等因素不断减少,结果大气中二氧化碳的含量不断上升,导致温室效应增强,全球变暖。全球变暖已使人类的生存环境遭受严重的威胁。
3.危害:
(1)两极冰川融化,海平面上升。
(2)气候反常,海洋风暴增多。
(3)土地干旱,沙漠化面积增大。
4.防治措施:
(1)尽量减少使用化石燃料。
(2)利用太阳能、风能等清洁燃料 。
(3)使用节能产品。
(4)大力植树造林。
(5)人工吸收二氧化碳
5.倡导低碳生活 我们在行动
低碳生活,是指在日常生活中减少二氧化碳排放,践行绿色、环保、可持续的生活方式,助力减缓温室效应,守护地球家园。以下是适合学生和普通人群的可落地行动方案:
(1)绿色出行,减少碳排放
①短途出行优先选择步行、骑自行车,既低碳又能锻炼身体;中长途出行尽量乘坐公交车、地铁等公共交通工具,减少私家车使用频率。
②家庭用车可选择新能源汽车,或采用“拼车”模式,降低单车出行的碳排放量。
(2)节约能源,从点滴做起
①节约用电:随手关灯、关闭电器电源,避免待机耗电;优先使用节能灯泡、节能家电;合理调节空调温度,夏季不低于26℃,冬季不高于20℃。
②节约用水:随手关闭水龙头,一水多用(如用洗菜水浇花、冲厕所),减少水资源浪费的同时,降低水处理过程中的能源消耗。
(3)低碳消费,践行绿色理念
①减少一次性用品使用:自带环保布袋购物,拒绝使用塑料袋;自带水杯、餐具,不使用一次性纸杯、筷子、饭盒。
②选购低碳产品:优先选择节能认证、可回收、可降解的商品;减少过度包装商品的购买,践行“简约消费”。
(4)垃圾分类,促进资源循环
①严格按照分类标准投放垃圾,将可回收物(纸类、塑料、玻璃等)、厨余垃圾、有害垃圾、其他垃圾分开处理。
②积极参与废旧物品回收利用,如旧书本、旧衣物捐赠或回收,减少垃圾焚烧、填埋产生的二氧化碳和污染物。
(5)校园与家庭的低碳实践
①校园行动:开展“低碳课堂”,宣传低碳知识;组织“绿植领养”活动,利用植物光合作用吸收二氧化碳;节约纸张,双面打印,推行无纸化办公和学习。
②家庭行动:多食用本地、当季食材,减少长途运输带来的碳排放;倡导“光盘行动”,杜绝食物浪费;种植绿植花卉,美化家居环境的同时净化空气。
低碳生活不是一句口号,而是融入日常的点滴行动。从现在开始,从自身做起,带动家人、朋友一起践行低碳生活,用小小的改变,守护蔚蓝星球。
6.了解自然界的二氧化碳的循环
(十七)酸雨的危害与防治
1.形成:化石燃料燃烧时排放的二氧化硫、二氧化氮等污染物在空气中会发生一系列反应,其生成物可溶于雨水,形成酸雨。
2. 危害:
①直接危害人体健康;
②酸化水体,影响水生动植物生长;
③破坏土壤、植被、森林;
④毁坏建筑,腐蚀金属。
酸雨可以毁坏建筑 脱硫塔
3.防治措施:
①减少硫的氧化物、氮的氧化物等物质向空气中排放;
②用天然气代替煤;
③大力推广使用脱硫煤。
(十八)汽车尾气污染
汽车尾气是汽车发动机燃烧燃料后排出的废气,包含一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、颗粒物(PM)、挥发性有机物等多种污染物,是城市大气污染的主要来源之一。
这些污染物不仅会刺激人体呼吸道、损害心血管和神经系统,还会引发光化学烟雾、酸雨等环境问题,同时加剧温室效应,对生态系统和人类健康造成双重危害。
对汽车尾气的防治:
(1) 改进发动机的燃烧方式,使燃料充分燃烧。
(2)使用催化净化装置,使有害气体转化为无害物质。
(3)使用无铅汽油,禁止含铅物质的排放。
(4)使用清洁能源。
(5)在汽油中添加适量的酒精制成乙醇汽油。
(6)在管理上,加大检测尾气的力度,禁止尾气没有达到环保标准的汽车上路。
使用压缩天然气燃料的汽车 液化石油气汽车加气站
(十九)清洁燃料与新能源
1.氢能源
氢能源是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,正成为全球能源转型发展的重要载体之一 。
(1)氢能源的优点
①能量密度高:氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,达122KJ/g,是汽油发热值的3倍。
②清洁无污染:氢气燃烧的产物只有水,不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物等对环境有害的污染物质,是一种非常环保的能源。
③存在形式多样:氢可以以气态、液态或固态的氢化物出现,能适应贮运及各种应用环境的不同要求。
(2)氢气的制取
我们知道,电解水可以制取氢气。在实验室里,我们常用锌与稀硫酸反应来制取氢气。
化学方程式为: Zn+H2SO4===ZnSO4+ H2↑
工业上一般通过电解水或以化石能源为原料制取氢气。
①电解水制氢:通过电流分解水生成氢气和氧气,该方法可利用可再生能源发电来驱动,实现绿色制氢,但目前成本相对较高。
②化石燃料制氢:主要包括煤制氢和天然气制氢等,技术成熟,成本较低,但会产生温室气体排放,属于灰氢范畴,若加装碳捕集与封存技术(CCS),则可成为蓝氢。
③生物制氢:通过微生物或热化学方法从有机物中提取氢气,是一种具有发展潜力的绿色制氢方式。
(3)氢气的性质
①物理性质:氢气(H2)是最轻的气体,为无色、无味、无臭的双原子分子,难溶于水,密度远小于空气,可采用向下排空气法或排水法收集。
②化学性质:化学性质活泼,具有可燃性,燃烧时放热多且产物仅为水,是清洁燃料;同时具有还原性,能在加热条件下还原氧化铜等金属氧化物,常用于冶金工业。
(4)应用领域
①交通运输:氢内燃机和氢燃料电池是发展氢能源汽车的主要方向,氢燃料电池汽车具有零排放、补充燃料快、续航能力强等优势。此外,氢能还可应用于航空航天领域,如液氧 - 液氢可作为火箭推进剂。
②电力领域:氢能可以通过氢燃料电池为电网提供稳定电力,也可作为备用电源和分布式电源。
③工业领域:氢气是重要的化工原料,可用于合成氨、甲醇等,还可在炼钢过程中代替焦炭和天然气作为还原剂,减少碳排放。
氢燃料电池汽车 氢燃料动力车
(5)发展现状
2024年中国氢能全年生产消费规模超3650万吨,位列世界第一位。截至2024年底,中国氢气产能超5000万吨/年,其中煤制氢产能约2800万吨/年,天然气制氢产能约1080万吨/年,工业副产氢产能约1070万吨/年,电解水制氢产能约50万吨/年。全球各类可再生能源电解水制氢项目累计建成产能超25万吨/年,中国产能超12万吨/年,占比超过50%。全球在营加氢站总数超1200座,中国各地建成加氢站超540座。
2.其他新能源
(1)太阳能:
太阳能是将太阳辐射能转化为电能或热能的能源形式,主要分为光伏发电和光热发电两类。光伏发电利用半导体光伏效应直接发电,安装灵活、适用场景广;光热发电通过聚光装置加热工质驱动发电机,可配套储热系统实现稳定供电。太阳能资源分布广泛、取之不尽,是目前全球装机规模增长最快的新能源之一。
(2)风能
依靠风力带动风机叶片旋转,将风能转化为机械能再进一步转化为电能,分为陆上风电和海上风电。陆上风电技术成熟、成本较低,适合在风资源丰富的草原、戈壁地区大规模开发;海上风电风速更稳定、年利用小时数更高,且不占用陆地资源,是未来风电发展的重要增长点。
(3)生物质能
以生物质(植物、动物粪便、有机废弃物等)为载体的能源,可通过燃烧发电、生物质气化、生物质液化(生产生物柴油、生物乙醇)等方式利用。生物质能属于可再生能源,且能实现有机废弃物的资源化利用,兼具能源供应和环保治理的双重价值。
(4)地热能
利用地球内部的热能,分为高温地热能和低温地热能。高温地热能(温度>150℃)可用于发电,适合分布在板块交界处的地区;低温地热能(温度<150℃)可直接用于供暖、洗浴、农业温室加热等,应用场景更为广泛。地热能具有稳定、连续的特点,是优质的基荷能源。
(5)海洋能
依托海洋运动产生的能量,包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能等。潮汐能利用海水涨落的势能发电,技术相对成熟;波浪能和海流能受海洋环境影响较大,目前多处于示范应用阶段;温差能利用海水表层与深层的温度差发电,适合在热带海域开发。
(6)核能(核聚变)
核裂变技术已实现商业化应用,但核聚变是更具潜力的新能源方向。核聚变以氘、氚为燃料,反应产物无污染,且燃料资源丰富,不会产生核废料问题。目前全球多国正积极开展核聚变实验研究,有望在未来成为人类的终极能源之一。
六.课堂检测
(一)选择题
1.下列关于燃烧和灭火的说法,不正确的是( )
A.将木柴架空燃烧,目的是增大可燃物与氧气的接触面积,促进燃烧
B.逃离火灾现场时,可用湿毛巾捂住口鼻,并尽量贴近地面逃离
C.用水灭火,既能降低可燃物的着火点,又能使可燃物隔绝空气
D.救火时,不要贸然打开所有门窗,以免空气对流促进火势蔓延
【答案】C
【解析】A、将木柴架空燃烧,能增大可燃物与氧气的接触面积,促进燃烧,说法正确。故A不符合题意;B、湿毛巾有类似防毒面具的作用,用湿毛巾捂住口鼻能防止吸入燃烧产生的烟尘;气体受热密度变小,有毒气体上升聚集到高处,故要尽量贴近地面逃离。故B不符合题意。C、用水灭火,水能降低温度至可燃物的着火点以下,不能降低可燃物的着火点。故C符合题意;D、 救火时,不要贸然打开所有门窗,否则空气流通,使氧气更充足,火势更旺,会导致火势蔓延,不利于灭火。故D不符合题意。故选C。
2.某物质的着火点为t ℃,图中该物质燃烧得最旺的点是( )
A.Q点 B.N点 C.P点 D.M点
【答案】A
【解析】 Q点处温度最高,氧气的含量最大,故燃烧得最旺。
3.下列是探究灭火原理的四个实验,其中说法不正确的是( )
A.实验Ⅰ中蜡烛熄灭,实验Ⅱ中蜡烛不熄灭,说明隔绝空气可以灭火
B.通过上述实验能得出,灭火原理包括隔绝氧气、降低温度、隔离可燃物
C.实验Ⅲ中蜡烛熄灭,因为稀盐酸与石灰石粉末反应生成的二氧化碳隔绝了空气
D.实验Ⅳ中蜡烛熄灭,说明二氧化碳的密度比空气大,不能燃烧也不支持燃烧
【答案】B
【解析】实验Ⅰ中倒置的烧杯使蜡烛与空气隔绝,蜡烛熄灭,实验Ⅱ中,蜡烛与空气充分接触,持续燃烧,两者对比说明隔绝空气可以灭火;实验Ⅰ、实验Ⅲ、实验Ⅳ中蜡烛熄灭都是因为隔绝了氧气,不是因为降低了温度或隔离了可燃物;实验Ⅲ中,稀盐酸和石灰石粉末反应生成二氧化碳气体,将烧杯中的空气排出,使蜡烛与空气隔绝而熄灭;二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧,且密度比空气大,所以实验Ⅳ中蜡烛熄灭。
4.下列探究燃烧条件的实验中,只能得出“燃烧需要温度达到可燃物的着火点”这一结论的是 ( )
【答案】B
【解析】根据控制变量法的思想判断:A选项实验中,有一组对照实验,小木条是可燃物,能燃烧,玻璃棒不是可燃物,不能燃烧,该实验得出的结论是燃烧需要可燃物;B选项实验中,小木条和小煤块都是可燃物,都与氧气接触,小木条着火点低先燃烧,小煤块着火点高后燃烧,该实验得出的结论是燃烧需要温度达到可燃物的着火点;C选项实验中,有两组对照实验,空气中的白磷和红磷对比可知燃烧需要温度达到可燃物的着火点,空气中的白磷和水中的白磷对比可知燃烧需要氧气;D选项实验中,空气中有氧气,点燃的蜡烛能持续燃烧,被烧杯罩上的蜡烛随着氧气被消耗而逐渐熄灭,两者对比说明燃烧需要氧气。
5.实验室中,同学不慎将燃着的酒精灯打翻,火焰蔓延至实验台,下列应急处理步骤正确的顺序是( )
①用湿抹布盖灭 ②立即关闭实验室门窗 ③报告老师 ④移走周围易燃物品
A. ④①③ B. ①④③ C. ②①③ D. ④③①
【答案】:A
【解析】:打翻酒精灯后,应先移走易燃物品防止火势扩大,再用湿抹布盖灭,最后报告老师,A正确;关闭门窗会导致氧气充足,加剧燃烧,②错误,排除C;先灭火再移物品可能导致火势蔓延,B错误;报告老师前需先控制火势,D错误。
6.下列灭火方法依据的原理是隔绝氧气(或空气)的是( )
①吹灭蜡烛 ②釜底抽薪 ③柴草着火用沙土盖灭 ④汽车着火用干粉灭火器灭火 ⑤木材着火用水浇灭 ⑥油锅着火马上盖锅盖
A.①③④ B.②④⑥ C.①②⑤ D.③④⑥
【答案】D
【解析】吹灭蜡烛、木材着火用水浇灭是利用降温至可燃物的着火点以下的原理,釜底抽薪是利用清除可燃物的原理,柴草着火用沙土盖灭、汽车着火用干粉灭火器灭火、油锅着火马上盖锅盖是利用了隔绝氧气的原理。
7.消防安全是我们时刻关注的话题。下列属于“当心火灾”标志的是( )
A. B.C. D.
【答案】C
【解析】A、图中所示标志是禁止燃放鞭炮,故 A 错。 B、图中所示标志是禁止吸烟,故 B 错。 C、图中所示标志是当心火灾﹣易燃物质标志,与燃烧、爆炸有关,故 C 正确。 D、图中所示标志是当心爆炸,故 D 错。故选:C。
8.下列化学变化中的能量变化,说法不正确的是( )
A.发生化学变化时不一定放出热量 B.绿色植物吸收太阳能进行光合作用
C.使用电池时电能转变为化学能 D.燃料燃烧时发生化学变化并放出热量
【答案】C
【解析】A、化学变化中通常伴随能量的吸收或释放,故A正确;B、绿色植物的光合作用是二氧化碳和水在光照的条件下、在叶绿体内生成葡萄糖,同时生成氧气,即绿色植物吸收太阳能进行光合作用,故B正确;C、使用电池时化学能变成电能,故C不正确;D、燃料燃烧时发生化学变化并放出热量,故D正确。故选C。
9.下列实验中,对水的主要作用分析不全面的是( )(资料:生石灰与水反应:CaO+ H2O=Ca(OH)2,反应为放热反应)
A.a图中的水便于观察烧瓶内气压的变化( )
B.b图烧杯中的水不仅可以提供反应所需热量,还可以使白磷隔绝空气
C.c图集气瓶中的水可用来排尽其中的空气并可用来观察H2何时收满
D.d图集气瓶中的水可防止高温熔融物溅落炸裂集气瓶底
【答案】A
【解析】A、氧化钙与水化合生成了氢氧化钙放出了大量的热,烧瓶内温度升高压强增大,导管口有气泡生成,烧杯中的水便于观察烧瓶内气压变化,还为氧化钙与水反应提供了反应物,对水的主要作用分析不全面,符合题意;B、在探究燃烧的条件时,水的作用是能提供热量和隔绝空气的作用,故B正确,对水的主要作用分析全面,不符合题意;C、利用排水法收集氢气时,排尽空气且便于观察H2何时集满,对水的主要作用分析全面,不符合题意;
D、铁丝在氧气中燃烧时,集气瓶中的水:冷却溅落融熔物,防止集气瓶炸裂,对水的主要作用分析全面,不符合题意。故选A。
10.科学合理地使用燃料,可有效地防治环境污染。下列关于燃料与燃烧的说法错误的是( )
A.石油分解后可得到汽油、煤油、柴油等一系列产品
B.把煤加工成蜂窝煤可使之燃烧更加充分
C.天然气是比煤、石油更加清洁的化石燃料
D.汽油中加入适量的乙醇可减少汽车尾气的污染
【答案】A
【解析】A、石油分解后可得到汽油.煤油.柴油等一系列产品;从石油里提炼柴油、汽油、煤油的过程叫石油分馏,属于物理变化.因为它是根据不同的烯烃的沸点不同,然后蒸馏让它们分离开来.而不是分解,分解属于化学变化;B、把煤加工成蜂窝煤,增大了煤与氧气的接触面积,故可使之燃烧更加充分;C、由于天然气主要成分是甲烷,燃烧产物是二氧化碳和水,而煤、石油中含有硫、磷等物质,故天然气是比煤、石油更加清洁的化石燃料;D、汽油中加入适量的乙醇,因为乙醇燃烧后的产物是二氧化碳和水,故可减少汽车尾气的污染.故选A
11.下列有关石油的叙述中,错误的是( )
A.是一种混合物 B.是一种化工产品
C.是一种粘稠状的液体 D.可利用各成分的沸点不同进行分离
【答案】B
【解析】解:A、石油中有汽油、煤油、柴油等,属于混合物,正确但不符合题意,故选项错误;B、石油是一种化工原料,不是化工产品,错误符合题意,故选项正确;C、石油是一种粘稠状的液体,正确但不符合题意,故选项错误;D、石油中有汽油、煤油、柴油等,可利用各成分的沸点不同进行分离,正确但不符合题意,故选项错误;故选B
12.下列关于石油的叙述中不正确的是( )
A.将石油分馏可得到多种产品 B.石油是重要的化工原料
C.可利用石油产品发电 D.石油是一种高分子化合物
【答案】D
【解析】A、将石油分馏可得到多种产品,正确;B、石油是重要的化工原料,正确;C、可利用石油产品发电,正确;D、石油是混合物,不是化合物,错误;故选D.
13.2025年我国推动钢铁行业超低排放改造,要求80%以上产能完成改造,该措施针对化石能源利用的环境问题是( )
A. 化石能源枯竭 B. 燃烧产生的废气污染 C. 固体废弃物堆积 D. 热污染
【答案】:B
【解析】:钢铁行业主要依赖煤炭等化石能源,超低排放改造重点减少燃烧产生的SO2、NO2、粉尘等废气,直接应对大气污染问题(B正确);与能源枯竭、固体废弃物、热污染无关(A、C、D错误)。
14.2026年全球储能市场规模爆发式增长,AI算力基建催生大量绿电配套需求,绿电的核心特点是( )
A.以化石能源为发电原料 B. 发电过程零碳排放
C.只能在白天使用 D. 存储成本极高
【答案】:B
【解析】:绿电指风电、光伏等可再生能源发电,发电过程不依赖化石燃料,零碳排放,能降低化石能源环境影响(B正确);A与绿电定义矛盾,风电、水电可全天候供电(C错误),2026年储能技术正推动存储成本下降(D错误)。
15.陶渊明“采菊东篱下,悠然见南山”的田园风光需要洁净的环境,下列措施中与降低化石能源环境影响无关的是( )
A. 实施燃煤电厂节能降碳改造 B. 开发可燃冰作为新型燃料
C. 加强古籍文物保护 D. 推广天然气替代煤炭烹饪
【答案】:C
【解析】:A、B、D均涉及化石能源的清洁利用或替代,能降低污染(A、B、D错误);加强古籍保护属于文化遗产保护,与化石能源环境影响无关(C正确)。
(二)非选择题
16. 图甲和图乙所示实验方法均可用来探究可燃物燃烧的条件。
(1)某同学用图甲所示装置进行实验,观察到的现象是 。
(2)另一同学用图乙所示装置进行实验,得到以下实验事实:
①不通空气时,冷水中的白磷不燃烧; ②通空气时,冷水中的白磷不燃烧;
③不通空气时,热水中的白磷不燃烧; ④通空气时,热水中的白磷燃烧。
该实验中,能证明可燃物通常需要接触空气才能燃烧的实验事实是(填序号,下同) ;能证明可燃物必须达到一定温度(着火点)才能燃烧的事实是 。
(3)“化学实验的绿色化”要求实验室的“三废”排放降低到最低温度,并能得到妥善处理,实验室的安全性和环境质量得到提升,师生的绿色化学和环保意识得到强化。图甲和图乙所示实验相比, (填“甲”或“乙”)更体现了化学实验的绿色追求。
【答案】(1)铜片上的白磷燃烧,产生大量白烟,铜片上的红磷和热水中的白磷不燃烧;(2)③;④;(3)乙
【解析】(1)根据燃烧的三个条件可知,铜片上的白磷燃烧,产生大量白烟,铜片上的红磷和热水中的白磷不燃烧;(2)证明可燃物通常需要接触空气才能燃烧的实验事实是③不通空气时,热水中的白磷不燃烧;能证明可燃物必须达到一定温度(着火点)才能燃烧的实验事实是④通空气时,热水中的白磷燃烧;(3)图乙中的实验产生的白烟不会扩散到空气中污染环境。
17.对“高低不同的燃着的蜡烛罩上茶杯后谁先熄灭?”这一问题,甲、乙两同学有不同的认识:甲同学认为高的蜡烛先熄灭,乙同学认为低的蜡烛先熄灭,谁也说服不了谁,于是他们设计了如图所示的实验来验证自己的猜想。
(1)实验中将两支燃着的蜡烛罩上茶杯,一会儿后,都熄灭了。原因是 ;
(2)甲同学认为高的蜡烛先熄灭,理由是 ;
乙同学认为低的蜡烛先熄灭,理由是 。
(3)本实验条件下,甲同学的猜想被证明是正确的,同时还观察到茶杯内壁变黑。
由此我们可以得到启发:从着火燃烧的高楼房间中逃离,正确的方法是 。
A、用湿毛巾捂住鼻子 B、成站立姿势跑出 C、沿墙角迅速爬向门外 D、打开窗户跳出。
【答案】(1)杯内空气中的氧气消耗尽。(2)蜡烛燃烧时使杯内温度升高,产生的二氧化碳气体上升使上层蜡烛火焰先熄灭;产生的二氧化碳气体密度比空气大,沉入杯底使下层蜡烛火焰先熄灭。(3):A、C。
【解析】(1)两支蜡烛都是在密闭的空间里燃烧,当将其中的氧气消耗掉时就会因满足不了燃烧的条件而熄灭。故答案为:杯内空气中的氧气消耗尽。(2)甲同学认为高的蜡烛先熄灭,理由是燃烧放热使气体的体积膨胀,气体的密度会减小导致气流向上升,从而使上层的蜡烛先熄灭。乙同学认为低的蜡烛先熄灭,理由是反应会生成二氧化碳,而二氧化碳的密度比空气大,下沉而导致下层蜡烛先熄灭。故答案为:蜡烛燃烧时使杯内温度升高,产生的二氧化碳气体上升使上层蜡烛火焰先熄灭;产生的二氧化碳气体密度比空气大,沉入杯底使下层蜡烛火焰先熄灭。(3)用毛巾捂住鼻子可以防止吸入一些烟尘等有害物质;由以上实验获知燃烧时产生的二氧化碳等气体会上升,故因采取较低的姿势逃生。在高楼打开窗户跳出生存的机会不是很大。故选:A、C。
18.2025年秋季学期,某校开展“消防安全,警钟长鸣”主题演练,演练内容包括实验室易燃物管理、火灾应急应对等环节,相关环节,请回答下列问题:
(1)化学实验室中,下列物质属于易燃易爆物的是()
A. 食盐 B. 白磷 C. 石灰石 D. 氧化铜
(2)实验室中白磷必须密封保存在______中,原因是白磷着火点低,易______。
(3)演练中模拟“实验室酒精燃烧”的灭火场景,下列灭火方式最适合的是()
A. 用用大量水浇灭 B. 用湿抹布盖灭
C. 用嘴吹灭 D. 全打开窗户,全打开窗户,让风把火吹灭
(4)火灾发生时,需用湿毛巾捂住口鼻,弯腰低姿前行,其目的是______;逃生时严禁乘坐电梯,原因是______。
(5)下列关于学生宿舍易燃物管理的说法,错误的是()
A. 严禁使用大功率电器 B. 不不在宿舍内焚烧垃圾
C. 可以可以将少量酒精带入宿舍 D. 衣物、被褥远离衣物、被褥远离热源
(6)演练后,同学们讨论化学反应的能量变化,下列实验现象与放热反应有关的是( )
A. 镁条燃烧时发出耀眼白光,放出大量热
B. 高锰酸钾受热分解时需要持续加热
C. 硝酸铵溶于水时,试管外壁硝酸铵溶于水时,试管外壁变冷
D. 碳与二氧化碳反应时需要高温条件
【答案】(1)B (2)水;自燃 (3)B (4)防止吸入高温有毒浓烟;火灾时电梯易断电停运,且电梯井易形成烟囱效应 (5)C (6)A
【解析】(1)白磷着火点为40℃,属于易燃物;食盐、石灰石、氧化铜均不可燃。(2)白磷密封保存在水中,可隔绝氧气,防止其与空气接触发生自燃。(3)湿抹布盖灭酒精火焰的原理是隔绝氧气,且能降低温度;A水的密度比酒精大,无法覆盖灭火,C用嘴吹易引发火势蔓延,D开窗会提供更多氧气,使火越烧越旺。(4)湿毛巾可过滤浓烟中的有害物质,高温浓烟密度小,会聚集在上方,弯腰低姿能减少吸入;电梯在火灾时易断电,且电梯井会成为浓烟和高温气体的通道,危险极大。(5)酒精属于易燃液体,严禁带入学生宿舍;A、B、D均为宿舍消防安全的正确做法。(6)镁条燃烧是典型的放热反应;B、D属于吸热反应,C是物理变化的吸热现象。
19.2025年淮南市推进“光伏+校园”建设,某中学建成分布式光伏项目,同时优化校园化石能源使用方案,开展“节能低碳”主题实践活动。结合校园生活和化学知识,回答问题:
(1) 校园食堂使用天然气做饭,天然气属于___(填“化石能源”或“新能源”),其主要成分甲烷的物理性质是______(答一点即可,如状态、溶解性等)。
(2) 同学们在实验室模拟甲烷燃烧实验,检验燃烧产物中含有水的方法是______,该实验现象说明甲烷中含有______元素。
(3) 若校园内天然气发生泄漏,下列应急处理措施正确的是( )
A. 立即打开排气扇通风 B. 关闭阀门并开窗通风
C. 在泄漏区域点燃蜡烛查找漏点 D. 迅速打开电灯检查
(4) 校园锅炉原使用原煤供暖,现改为脱硫煤并安装除尘设备,脱硫的目的是减少______(填化学式)排放,防止酸雨形成,该过程发生的变化属于( )
A. 物理变化 B. 化学变化 C. 能量转化 D. 状态改变
(5) 分布式光伏项目年发电量达260万度,可替代标准煤8000吨,煤燃烧时将______能转化为热能,替代燃煤发电的优点是______(答一点即可)。
(6) 实验室进行“化石能源燃烧条件”探究实验,下列操作能验证“温度达到着火点”是燃烧条件的是( )
A. 分别点燃煤块和煤粉 B. 点燃煤块后隔绝氧气
C. 常温下将煤块放在空气中,加热后点燃 D. 比较煤块在空气和氧气中的燃烧剧烈程度
(7) 学校开展“节约化石能源”活动,下列做法不合理的是( )
A. 教室人走灯灭 B. 空调温度夏季调至26℃以上
C. 用一次性餐具替代可重复使用餐具 D. 步行或骑行替代私家车通勤
(8) 同学们整理化石能源相关知识点,下列说法正确的是( )
A. 石油是纯净物 B. 煤的干馏属于物理变化
C. 天然气泄漏时会闻到刺激性气味 D. 化石能源燃烧均会产生CO2
【答案】(1) .化石能源;无色无味(或难溶于水、密度比空气小等合理答案)(2). 在火焰上方罩干冷烧杯,观察内壁是否有水雾;氢(或H) (3). B (4). SO₂;B (5). 化学;污染小(或节约化石能源等合理答案) (6). C (7). C (8). D
【解析】(1)天然气属于化石能源,甲烷是无色无味、难溶于水、密度比空气小的气体(任答一点物理性质即可)。(2)检验甲烷燃烧生成的水,可在火焰上方罩干冷烧杯,内壁出现水雾即证明有水生成;根据质量守恒定律,反应前后元素种类不变,说明甲烷中含氢元素。(3)天然气泄漏时,关闭阀门切断气源、开窗通风降低浓度是安全措施,B正确;A、C、D会产生电火花或明火,可能引燃泄漏气体引发爆炸。(4)煤中含硫元素,燃烧生成SO2,脱硫通过化学反应去除硫元素,属于化学变化,故选B。(5)煤燃烧是化学能转化为热能的过程;光伏发电替代燃煤,可减少污染物排放、节约化石能源(任答一点即可)。(6)常温下煤块不燃烧,加热后达到着火点能燃烧,可验证“温度达到着火点”是燃烧条件,C正确;A验证接触面积影响燃烧,B验证氧气是燃烧条件,D验证氧气浓度影响燃烧剧烈程度。
(7)使用一次性餐具会增加资源消耗,与节约化石能源无关,C不合理;A、B、D均能减少能源消耗。(8)化石能源(煤、石油、天然气)燃烧均会产生CO₂,D正确;石油是混合物,A错误;煤的干馏是化学变化,B错误;甲烷无味,天然气泄漏时闻到的气味是人工添加。
20.随着社会的发展,能源与环境成为人们日益关注的问题。
(1)目前人类以化石燃料为主要能源。化石燃料包括煤、石油和______。
(2)燃煤电厂烟道气中含有大量CO2。将CO2捕捉后可用于生产甲醇等产品。根据下图回答问题。
①可以用光能分解二氧化碳转化为一氧化碳,则分解的另一种产物是______。
②用“捕捉”的CO2生产甲醇,反应的微观示意图如下:
该反应的化学方程式为______。
(3)化工厂排放的SO2可用某物质的粉末进行处理,该过程发生的化学反应是:。X的化学式是______。
(4)为减少工农业生产给环境带来的污染,科学家开发利用空气制取氮肥的流程如图所示。
①I中参加反应的单质甲为______。
②II中反应的化学方程式为______。
③物质所含元素化合价发生变化的反应称为氧化还原反应。反应I______(选填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
【答案】(1)天然气 (2) O2 2
(3)CaCO3 (4) H2 属于
【解析】(1)目前人类以化石燃料为主要能源。化石燃料包括煤、石油和天然气。(2)①光能分解二氧化碳转化为一氧化碳和氧气,则分解的另一种产物是氧气(或O2)。②由反应的微观示意图可知,反应为二氧化碳和氢气一定条件生成甲醇和水,则反应的化学方程式为
(3)由质量守恒定律可知,化学反应前后原子数目不变,反应前有2个硫原子,6个氧原子,反应后有2个钙原子,2个硫原子,2个碳原子,12个氧原子,则反应前应该还有2个钙原子,6个氧原子,2个碳原子,X前面的化学计量数为2,则X的化学式为CaCO3。(4)①I反应为氮气和单质甲一定条件生成氨气,由质量守恒定律可知,化学反应前后元素种类不变,氨气中含有氮元素和氢元素,氮气中含有氮元素,则单质甲为含氢元素的单质,故I中参加反应的单质甲为H2。②I中反应为氨气和氧气催化剂催化作用高温条件下生成一氧化氮和水,反应的化学方程式为③反应I为氮气和氢气一定条件生成氨气,氮气中氮元素的化合价为0,氢气中氢元素的化合价为0,氨气中氮元素的化合价为-3价,氢元素的化合价为+1价,元素化合价发生变化,故反应I属于氧化还原反应。
七.课后作业
(一)完成知识清单
1.燃烧是指可燃物与______发生的一种_____、______的剧烈的_______反应。
2.燃烧需要同时满足三个条件:
(1)_______________;
(2)__________________________;
(3)________________________________,
三个条件缺一不可。
3.灭火的原理是破坏燃烧的条件,具体方法有:
(1)_______________;
(2)__________________________;
(3)________________________________,
4.可燃性气体或粉尘与空气混合,遇到明火可能会发生_________,因此在加油站、面粉厂等场所要严禁烟火。
5.化石燃料包括_____、_______、___________,它们属于___________能源。
6.煤是复杂的___________,主要含有_____元素,将煤隔绝空气加强热,可以得到焦炭、煤焦油、煤气等,该过程属于_________变化。
7.石油是由多种______、_______化合物组成的混合物,利用各成分的________不同,将其分离得到汽油、柴油等,该过程属于_______变化。
8.天然气的主要成分是__________,甲烷在空气中燃烧的化学方程式为_________________。
9.燃料充分燃烧需要考虑两点:
一是_________________________________________;
二是___________________________________________。
10.煤燃烧时会排放出_________、______________等污染物,这些气体溶于雨水会形成____。
11.乙醇俗称_____,化学式为__________,属于可再生能源,其在空气中燃烧的化学方程式为_______________________________。
12.最清洁的燃料是____________,其燃烧的化学方程式为___________________________,但由于制取成本高、储存困难,目前还不能广泛使用。
13.新能源除了氢能外,还有________、________、________、_________等。
【答案】1.氧气;发光、放热;氧化 2.可燃物;与氧气(或空气)接触;温度达到可燃物的着火点 3.清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离;隔绝氧气(或空气);使温度降低到可燃物的着火点以下 4.爆炸 5.煤、石油、天然气;不可再生 6.混合物;碳;化学
7.碳、氢;沸点;物理 8.甲烷(CH4); CH4+ 2O2 CO2+ 2H2O 9.燃烧时要有足够的空气(或氧气);燃料与空气(或氧气)要有足够大的接触面积 10. 二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2);酸雨 11.酒精;C2H5OH;可再生;C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O
12.氢气(H2);2H2 + O2 2H2O 13.太阳能、风能、地热能、潮汐能(任写其一即可)
(二)强化训练
一.选择题
1.已知白磷的着火点是40℃,红磷的着火点是240℃。如图实验,三支试管里面充满氮气,初始温度25℃,升温至60℃后,用注射器同时向②③试管中迅速注入足量氧气。下列说法有误的是
A.只有②中有燃烧现象 B.由①②现象说明可燃物达者火点未必燃烧
C.若继续水浴升温,则③中一定会燃烧 D.该实验能总结出燃烧的条件
【答案】C
【解析】A.试管①中白磷没有与氧气接触,试管②中白磷与氧气接触,且温度达到可燃物的着火点,试管③中红磷与氧气接触,但温度没有达到可燃物的着火点,则只有②中有燃烧现象,该选项说法正确;B.①中白磷的温度达到着火点,但却没有燃烧,说明可燃物达到着火点未必燃烧,该选项说法正确;C.正常情况下水的沸点是100℃,水浴温度最高达到100℃无法达到红磷的着火点240℃,所以红磷不能燃烧。③一定不会燃烧。该选项说法错误。D.由①②现象对比说明燃烧需与氧气接触,由②③现象对比说明燃烧需要可燃物温度达到可燃物的着火点,该选项说法正确;故选C。
2. 关于如图所示探究燃烧条件的实验中,说法不正确的是( )
A.气球的作用是收集磷燃烧产生的白烟,防止污染空气
B.观察到的现象:试管和烧杯中的白磷能燃烧,红磷不能燃烧
C.热水的作用是:升高温度,隔绝空气
D.由此实验得出燃烧的条件是:可燃物与氧气(或空气)接触,温度达到着火点
【答案】B
【解析】A、气球的作用是收集磷燃烧产生的白烟,防止污染空气,说法正确,故A正确;B、观察到的现象:试管和烧杯中的白磷能燃烧,红磷不能燃烧;说法错误,烧杯中的白磷不能燃烧,因为没有与氧气接触,故B错误;C、热水的作用是:升高温度,隔绝空气,说法正确,故C正确;D、由此实验得出燃烧的条件是:可燃物与氧气(或空气)接触,温度达到着火点,说法正确,故D正确。故选:B
3.用如图所示装置进行物质的燃烧实验。升温至60 ℃的过程中,仅①燃烧;继续升温至260 ℃的过程中,仅③燃烧。下列分析不正确的是 ( )
A.①燃烧,说明白磷是可燃物 B.对比①③,可说明红磷的着火点比白磷的高
C.对比②③,可验证燃烧需可燃物与氧气接触 D.④未燃烧,说明无烟煤不是可燃物
【答案】D
【解析】④未燃烧,不能说明无烟煤不是可燃物,可能是温度没有达到无烟煤的着火点。
4.下列关于燃烧现象的解释或分析正确的是( )
A.a中将煤球制成蜂窝煤后再燃烧,其目的是延长煤燃烧的时间
B.b中火柴头斜向下时更容易燃烧,是因为降低了火柴梗的着火点
C.c中蜡烛火焰很快熄灭,是因为金属丝阻碍空气的流动
D.由d中的现象可知,金属镁燃烧的火灾不能用二氧化碳灭火
【答案】D
【解析】将煤球制成蜂窝煤,增大了煤与氧气的接触面积,使煤充分燃烧;当火柴头斜向下时,火焰不断加热火柴梗,使其更容易达到着火点,所以更容易燃烧;金属具有导热性,C中蜡烛火焰很快熄灭是因为燃烧产生的热量被金属丝快速传递,温度降到石蜡的着火点以下;镁能在二氧化碳中燃烧,因此金属镁引起的火灾不能用二氧化碳灭火。
5.吐火,是川剧中独一无二的神秘绝技。吐火有一个绝窍,那就是眼前的火尚未熄灭之时,绝对不能吸气,否则最直接的后果就是“引火焚身”。屏住呼吸时,嘴巴里的煤油没有燃烧的原因是( )
A.缺乏氧气 B.没有达到煤油的着火点
C.缺乏可燃物 D.嘴巴里的唾液使煤油不易着火
【答案】A
【解析】煤油属于可燃物,屏住呼吸时,嘴巴里的煤油没有燃烧的原因是因为屏住呼吸后,口腔内没有氧气,所以煤油没有燃烧。故选:A。
6.依据如图进行实验(夹持仪器略去)。实验过程:①通入N2,点燃酒精灯,一段时间后,a、b中均无明显现象;②改通O2片刻,熄灭酒精灯后,b中红磷燃烧。下列说法错误的是( )
A.红磷燃烧,产生大量白雾
B.实验过程②的a中无明显现象
C.实验过程①要先通入N2一段时间,再点燃酒精灯
D.对比①②两个实验过程b中的实验现象,可知可燃物燃烧需要氧气
【答案】A
【解析】红磷燃烧产生大量的白烟,而不是白雾;实验过程②的a中的红磷虽然与氧气接触,但是温度没有达到其着火点,所以不会发生燃烧;实验过程①要先通入N2一段时间,将空气排净,再点燃酒精灯,才能验证氮气不支持燃烧;实验过程①中b通N2,红磷不燃烧;实验过程②中b通O2,红磷燃烧,说明可燃物燃烧需要氧气。
7.如图是某同学设计的一个可燃气体安全点燃装置,对此装置的评价和使用错
误的是( )
A.未经检验纯度的气体通过此装置后可安全点燃,不会发生爆炸
B.此装置防止点燃不纯气体爆炸的原理是使不纯的气体不与燃着气体直接接触 C.要达到安全点燃效果,烧杯内的水可不没过倒置漏斗的边缘
D.此装置适用于难溶于水的可燃性气体
【答案】C
【解析】本题关键是要清楚怎么使用该装置,在漏斗上端点燃,一旦不纯, 就在漏斗内引爆,但是由于不封闭,产生的冲击会在左侧开口释放。同时由于导 气管在水下,所以点燃的气体不会引燃导管内的气体。 A、未经验纯的气体通过此装置后,被点燃的气体和未验纯的气体被水隔开了, 可安全点燃,不会发生爆炸,所以,正确; B、此装置的原理是使不纯的气体不与燃着气体直接接触,不会发生爆炸,所以, 正确; C、分析此装置,如果烧杯内的水没有没过倒置漏斗的边缘,未验纯的气体也会 被点燃,会引起爆炸,所以,错误; D、被点燃的气体和未验纯纯的气体是被水隔开得,所以,此装置适用于难溶于 水的可燃性气体,正确。故选:C。
8.如图往容器内吹入一定量的空气,发生燃爆现象:硬纸板随热气流冲高,蜡 烛熄灭.下列说法不正确的是( )
A.发生燃爆后容器内氧气耗尽蜡烛熄灭
B.实验用的容器可用废旧矿泉水瓶,但不能用玻璃瓶
C.在有限的作业空间,可燃性粉尘遇明火一定会发生燃爆
D.硬纸板冲高后,热量散去,温度降低到了蜡烛的着火点以下
【答案】C
【解析】:A、发生爆炸时有大量的热量聚集,故温度升高,由于消耗大量的 氧气,故蜡烛会熄灭,故 A 正确;B、实验要发生爆炸,故不能使用玻璃瓶,故 B 正确; C、在有限的作业空间,可燃性粉尘遇明火可能会发生燃爆,所以要谨防可燃性 粉尘发生燃爆事故,故 C 错误; D、硬纸板冲高后,热量散去,温度降低到了蜡烛的着火点以下,而着火点是物 质固有的属性,不会降低,故 D 正确。故选:C。
9.如图所示,实验室模拟粉尘爆炸试验.连接好装置,在小塑料瓶中放入下列干燥的粉末,点燃蜡烛,快速鼓入大量的空气,肯定观察不到爆炸现象的是( )
A.镁粉 B.面粉 C.煤粉 D.大理石粉
【答案】D
【解析】可燃性物质在有限的空间内与氧气接触发生剧烈燃烧,体积迅速膨胀,容易发生爆炸,面粉、煤粉、镁粉都能燃烧,都具有可燃性,所以都容易发生爆炸,大理石不能燃烧,不可能发生爆炸。故选:D。
10.化学变化总伴随着能量的变化。如图为氢氧燃料电池的工作原理示意图。下列说法不正确的是( )
A.氢气是未来最理想的绿色能源
B.任何条件下都可实现物质或能量之间的相互转化
C.氢气燃烧生成水并放出大量的热是化学能转化为热能
D.氢氧燃料电池把氢气和氧气反应的化学能直接转化为电能
【答案】B
【解析】根据氢氧电池的工作原理、反应后的产物进行分析解答。A、氢气是未来的绿色能源,因为氢气和氧气反应生成水,没有其他有害物质,所以A正确;B、物质或能量的转化都需要一定条件的,比如氢氧燃料电池,还需要催化剂来促进反应进行,所以B错误;C、氢气燃烧生成水释放热量,是化学能转化为热能的表现,所以C正确;D、氢氧燃料电池把氢气和氧气反应的化学能直接转化为电能,所以D正确;
11.燃气发电过程中涉及到的主要化学反应为甲烷的燃烧,其微观示意图如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A.为使甲烷完全燃烧应提供适当过量的空气
B.甲烷燃烧需要点燃,说明甲烷燃烧是吸收热量的反应
C.图示可知该反应前后分子个数没有变化
D.图示可知化学反应中原子的种类没有发生变化
【答案】B
【解析】A、燃烧需要氧气,为使甲烷完全燃烧应提供适当过量的空气,A正确;B、燃烧可以通过点燃来达到可燃物着火点温度,燃烧属于放热反应,B错误;C、由图示可知该反应前后分子总个数都为3,没有变化 ,C正确;D、图示可知该反应有新分子生成属于化学反应,原子的种类没有发生变化,D正确;故选B。
12.据《易经》记载:“泽中有火”,“上火下泽”。泽,指湖泊池沼。“泽中有火”是对“X气体”在湖泊池沼水面上起火现象的描述。这里“X气体”是指( )
A.一氧化碳 B.甲烷 C.氧气 D.氢气
【答案】B
【解析】这里“气体”是指甲烷,湖泊池沼中可以产生沼气,沼气主要成分是甲烷,甲烷具有可燃性。故选B。
13.建构模型是重要的化学学习方法,下列有关模型正确的( )
A.能源分类模型 B.空气组成模型 C.燃烧条件模型 D.元素分类模型
【答案】B
【解析】A、化石燃料是古代生物遗体在特定地质条件下形成的,可作燃料和化工原料的沉积矿产,包括煤、石油、天然气等,氢能、核能属于新能源,故选项说法错误;B、空气的成分按体积计算,大约是:氮气占78%、氧气占21%,其它气体占1%,故选项说法正确; C、燃烧需要同时满足三个条件:①可燃物、②氧气或空气、③温度要达到着火,故选项说法错误; D、元素的简单分类是一般将元素分为三类:金属元素、非金属元素、稀有气体元素,故选项说法错误。故选B。
14.当前,氢能源发展正劲,我国科学家寻找到新型催化剂,使低温工业产氢取得突破,反应过程图示如下。相关说法正确的是( )
A.加入催化剂后生成氢气的质量增加了 B.反应前后催化剂的质量发生了改变
C.该技术有利于我国氢能源的经济推广 D.反应前后催化剂的化学性质发生了改变
【答案】C
【解析】A、催化剂能改变化学反应速率,但是不能改变生成物的质量,选项说法错误,故
15.关于能量和能源方面,下列说法不正确的是( )
A.化石燃料属于不可再生能源 B.太阳能、地热能属于新能源
C.电解水是将电能转化为化学能 D.人类利用的能量都是通过化学反应获得的
【答案】D
【解析】A、化石燃料短期内不能再生,属于不可再生能源,不符合题意;B、太阳能、地热能均属于新能源,不符合题意;C、水在通电的条件下反应生成氢气和氧气,故电解水是将电能转化为化学能,不符合题意;D、人类利用的能量不一定是通过化学反应获得的,如风力发电,符合题意。故选D。
二.非选择题
16.下面是“燃烧的条件”实验活动的部分操作示意图:
(1)仪器①的名称为 。
(2)实验一加热片刻观察到A中棉球上的酒精燃烧产生蓝色火焰,B中棉球上的水不燃烧,由此得出燃烧的条件之一是 。
(3)实验二观察到先燃烧的物质是 ,若将铜片上的物质换成等量的木屑和煤粉进行实验,观察到木屑先燃烧,说明木屑的着火点比煤粉 。
(4)实验三将燃着的蜡烛放在如图所示的密闭容器中,同时用氧气传感器测出密闭容器中氧气含量的变化如图所示,下列说法错误的是 (填序号)。
A.蜡烛燃烧需要氧气
B.蜡烛燃烧前,密闭容器中氧气的体积分数为21%
C.蜡烛熄灭后,密闭容器中还有氧气
D.蜡烛熄灭后,密闭容器中的二氧化碳体积分数为84%
【答案】(1)酒精灯;(2)可燃物;(3)乒乓球碎片;低;(4)D
【详解】(l)酒精灯;(2)酒精是可燃物,水不是可燃物。故由此得出燃烧的条件之一是:可燃物;(3)乒乓球碎片的着火点比滤纸碎片的着火点低,故实验二观察到先燃烧的物质是乒乓球碎片;若将铜片上的物质换成等量的木屑和煤粉进行实验,观察到木屑先燃烧,说明木屑的着火点比煤粉低;(4)A.蜡烛燃烧需要氧气,正确;由图可知B、C正确;D.蜡烛熄灭后,密闭容器中气体主要成分是氮气,故错误。因此本题选D。
17.不同的燃料有着不同的应用。请回答下列问题:
(1)如图是工人师傅进行金属切割或金属焊接时使用的氧炔焰——乙炔(C2H2)在氧气中燃烧产生的火焰。
①当氧气的用量相对于乙炔不足时,乙炔不充分燃烧,会冒黑烟,黑烟指的是 ;当氧气足量时,乙炔充分燃烧的反应中,参加反应的乙炔分子与氧气分子的个数比是 。通过以上信息可以说明反应物相同,但是 不同,产物也不同。
②乙炔在氧气中燃烧比在空气中燃烧的更旺,请你用微粒的观点解释原因是 。
(2)相同条件下,n体积燃料完全燃烧放出的热量见下表。
燃料(气态)
CO
H2
CH4
热量(KJ)
282.6
285.8
890.3
①从等体积燃料完全燃烧放出的热量分析,最适合家庭使用的燃料是 ;
②CO与其它燃料相比的主要缺点是 。
③有科学家提出:“硅是未来的石油”,硅能在O2中燃烧生成SiO2,并放出大量的热。与化石燃料相比,用硅作燃料的优点是 (写一点即可):SiO2能与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和水,该反应的化学方程式为 。
【答案】 (1)①碳 2:5 反应物的量 ②单位体积的空间里,氧气中氧分子的数目多于空气,与乙炔分子碰撞的几率大 (2)①CH4 ②CO有毒 ③硅在地壳中含量较高(或减小对环境的污染或不产生二氧化碳等合理答案)
【解析】(1)①当氧气的用量相对于乙炔不足时,乙炔不充分燃烧,会冒黑烟,黑烟指的是碳;当氧气足量时,乙炔充分燃烧生成二氧化碳和水,化学方程式为,参加反应的乙炔分子与氧气分子的个数比是2:5。
通过以上信息可以说明反应物相同,但是反应物的量不同,产物也不同;故填:碳;2:5;反应物的量。②乙炔在氧气中燃烧比在空气中燃烧的更旺,用微粒的观点解释其原因是单位体积的空间里,氧气中氧气分子的数目多于空气,与乙炔分子碰撞的几率大;故填:单位体积的空间里,氧气中氧气分子的数目多于空气,与乙炔分子碰撞的几率大。(2)①从等体积燃料完全燃烧放出的热量分析,最适合家庭使用的燃料是甲烷;故填:CH4;
②CO与其它燃料相比的主要缺点是CO有毒;故填:CO有毒;③硅能在O2中燃烧生成SiO2,并放出大量的热。与化石燃料相比,用硅作燃料的优点是硅在地壳中含量较高,对环境污染少,不产生二氧化碳;SiO2能与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和水,该反应的化学方程式为SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;故填:硅在地壳中含量较高(或对环境污染少或不产生二氧化碳);SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。
18.某化学兴趣小组的同学学习了气体性质实验后,对氢气的性质开展了以下项目式学习。
【项目一:氢气的性质】
用自制的氢气通过软管吹泡泡液并用喷枪点燃,观察现象(注意实验有危险,不要模仿)。
(1)吹出的泡泡液大多数都上升,但也有少数的泡泡液下降,可能的原因是 。
【项目二:氢气点燃需验纯】
用保鲜袋收集两袋氢气,甲袋是50%空气与50%氢气的混合气体,乙袋是纯净的氢气,然后分别点燃。
【查阅资料】三种常见可燃性气体的爆炸极限:
可燃气体
爆炸极限(体积分数)
H2
4.0%﹣74.2%
CH4
5%﹣15%
CO
12.5%﹣74.2%
(2)点燃上面两袋气体,发现甲发生爆炸,原因是 。
(3)根据上表可以得出, (填写气体名称)使用最安全,该气体可通过氢氧化钠和醋酸钠(CH3COONa)在加热条件下制得,同时得到碳酸钠,请写出该反应的化学方程式: 。
同学用温度传感器分别测定氢气(锌粒和稀硫酸反应装置导管中导出)和酒精灯燃烧后火焰温度的变化情况。
(4)结合甲图信息,可以得出氢气做燃料比酒精好,理由是 。
(5)科学家研究开发氢能源的脚步从未停止。如图乙为利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应流程,反应前后Mn的化合价均为+2价。
①与传统电解法制取氢气相比,该流程的优点是 。
②若MnFe2O(4﹣y)中y=0.5,则MnFe2O(4﹣y)中Fe3+与Fe2+的个数比为 。
③请计算利用该流程每生成48kgO2,理论上能得到氢气的质量是多少? (请写出计算过程)
【答案】(1)刚开始排出的气体是装置内的空气(合理即可)(2)氢气的体积分数达到了爆炸极限 (3) 甲烷/CH4 CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑ (4)氢气的热值高,温度升高快
(5) 节约能源(合理即可) 1:1 设理论上能得到氢气的质量是x。
解得:x=6kg
答:理论上能得到氢气的质量是6kg。
【解析】(1)氢气密度比空气小,理论上充入泡泡内的气体为氢气,泡泡应往上升。吹出的泡泡液大多数都上升也说明了这一点。但也有少数的泡泡液下降,则这些泡泡中气体的密度较大,则可能的原因是刚开始排出的气体是装置内的空气。(2)由气体的爆炸极限可知,点燃上面两袋气体,其中会发生爆炸的是甲,原因是氢气的体积分数达到了爆炸极限。
(3)根据上表可以得出,甲烷使用最安全,因为该气体的爆炸极限范围最小,该气体可通过氢氧化钠和醋酸钠(CH3COONa)在加热条件下制得,同时得到碳酸钠,该反应的化学方程式:CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑。(4)结合甲图信息,氢气达到最高温度时间较短,相同时间内火焰温度较高,可以得出氢气做燃料比酒精好,理由是氢气的热值高,温度升高快。
(5)①该反应在太阳能产生高温下进行,该反应过程中的能量来源于太阳能,能节约能源等。②若MnFe2O(4﹣y)中,y=0.5,设铁元素化合价为x,(+2)+2x+(﹣2)×(4﹣0.5)=0,x=+2.5,如果MnFe2O(4﹣y)中Fe3+与Fe2+的个数比为1:1,则化合价平均值为+2.5。
③详见答案。
19.燃料的燃烧是CO2的重要来源,家用燃料经历了如下图的变迁:
I.天然气是重要的能源,其主要成分是甲烷(CH4)。
(1)天然气属于______(填“可再生”或“不可再生”)能源。CH4完全燃烧的化学方程式是_______。
(2)室温下,充分燃烧1g天然气和1g煤,产生的CO2、SO2及热量的对比如下图所示。据下图分析,与煤相比,用天然气作燃料的优点有_________。
Ⅱ.“碳中和”的实现
“碳中和”是指一定时间内CO2的排放量与吸收量基本相当。CO2的捕集、利用是实现“碳中和”的重要途径。我国力争在2060年前实现“碳中和”,体现了中国对解决气候问题的大国担当。利用含水层封存CO2被认为是一种有效的手段,含水层是在多孔岩石中含有盐水的地质构造,CO2可以被压至200﹣800千克/立方米的密度,泵入岩石中进行封存;也可以循环利用CO2制造合成燃料、尿素、甲醇等物质。请结合信息,完成下列问题。
(3)资料中“碳中和”的“碳”指的是______(填“碳元素”“碳单质”或“二氧化碳”)。实现“碳中和”有利于缓解的环境问题是______。
(4)CO2被泵入含水层后所得到的液体能使紫色石蕊试液变红,这一现象的原因是_________(用化学方程式表示)。
(5)清华大学研究人员成功研制出一种纳米纤维催化剂,可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇(CH3OH),其微观示意图如下图:
若有3kg甲物质参与反应,最多可以转化二氧化碳的质量为多少?(写出计算过程)
【答案】(1) 不可再生 (2)充分燃烧等质量的煤和天然气,天然气产生的热量较高,产生的CO2和SO2较少 (3) 二氧化碳 温室效应(4) (5)根据质量守恒定律,化学反应前后,原子的种类和数目不变,反应物中含C、H、O的个数分别是1、6、2,生成物中含C、H、O的个数分别是1、4、1,故生成物中还应含2个H、1个O,故丁为水,该反应的化学方程式为:
解:设最多可以转化二氧化碳的质量为x
44 6
X 3kg
x=22kg
答:最多可以转化二氧化碳的质量为22kg
【解析】(1)天然气属于化石燃料,短期内不能再生,属于不可再生能源;甲烷燃烧生成二氧化碳和水,该反应的化学方程式为:;(2)由图可知,与煤相比,用天然气作燃料的优点有:充分燃烧等质量的煤和天然气,天然气产生的热量较高,产生的CO2和SO2较少;(3)资料中“碳中和”的“碳”指的是二氧化碳;
实现“碳中和”,可以减少二氧化碳的含量,有利于缓解温室效应;(4)二氧化碳能与水反应生成碳酸,碳酸显酸性,能使紫色石蕊试液变红,该反应的化学方程式为:;(5)见答案。
20.通过学习,我们知道甲烷是天然气的主要成分,密度小于空气,难溶于水,具有可燃性。同学们对甲烷继续进行探究学习:
探究Ⅰ:甲烷的制取
【查阅资料】实验室通过加热无水醋酸钠和碱石灰固体混合物的方法制取甲烷。
(1)仪器a的名称是______。
(2)制取甲烷的发生装置应选______(填序号,下同),选用装置C收集甲烷时气体应从______端进入,如果选择装置D收集,其中装满水,则气体应从______端进入。
探究Ⅱ:甲烷的组成元素
(3)点燃甲烷气体,在火焰上方罩一冷而干燥的烧杯(见图E),烧杯内壁有______生成,向烧杯中倒入少量澄清石灰水,振荡,现象为______。由此推断,甲烷中一定含C、H两种元素。
(4)点燃甲烷前,应先验纯,并且将甲烷气体通过盛有______的干燥装置D,目的是______。
(5)同学们通过隔绝空气对甲烷气体加强热,也得出了甲烷的组成元素,反应的化学方程式为:______。
探究Ⅲ:甲烷的化学性质
【提出问题】通过以上探究,甲烷除了具有可燃性、能分解外,还具有什么化学性质?
(6)写出甲烷燃烧的化学方程式______。
【查阅资料】①无水硫酸铜粉末遇水由白色变蓝色,②甲烷具有还原性。
【验证实验】该同学按如图装置进行实验:
【实验现象与结论】
甲中黑色固体变为红色,乙中无水硫酸铜变为蓝色,丙中澄清石灰水变浑浊。
(7)根据实验现象,写出甲烷还原氧化铜的化学方程式:______。
【答案】(1)长颈漏斗 (2)A b e (3) 水雾 澄清的石灰水变浑浊 (4)浓硫酸 除去甲烷中的水蒸气,防止对甲烷燃烧产物的验证产生干扰(合理即可) (5)H2 (6) (7)
【解析】探究I:(1) 仪器a的名称是长颈漏斗;故答案为:长颈漏斗;(2)实验室通过加热无水醋酸钠和碱石灰固体混合物的方法制取甲烷,属于固固加热型,因此发生装置应选择A;甲烷是天然气的主要成分,密度小于空气,难溶于水,选用装置C收集甲烷时气体应从短进长出,故应从b端进入,如果选择装置D收集,其中装满水,则气体应短进长出,从d端进入,将水排出;故答案为:A;b;e;探究Ⅱ:(3)根据甲烷燃烧生成二氧化碳和水,二氧化碳能使石灰水变浑浊,因此点燃甲烷气体,在火焰上方罩一冷而干燥的烧杯(见图E),烧杯内壁有水珠生成,向烧杯中倒入少量澄清石灰水,振荡,现象为石灰水变浑浊,由此推断,甲烷中一定含C、H两种元素;故答案为:水珠;石灰水变浑浊;(4)制取的甲烷中含有水蒸气,会对生成水的检验造成干扰,因此应先除去水蒸气,浓硫酸具有吸水性,点燃甲烷前,应先验纯,并且将甲烷气体通过盛有浓硫酸的干燥装置D;故答案为:浓硫酸;除去甲烷中的水蒸气;
(5)根据质量守恒定律,化学变化前后原子的种类,个数不变,从化学方程式看出,反应前含有1个C、4个H,反应后含有1个C、0个H,因此还少4个H,化学计量数为2,因此应为H2;故答案为:H2;探究II:(6)甲烷燃烧生成二氧化碳和水,化学方程式为(7)根据通入甲烷加热一段时间后才观察到A装置中黑色固体变为红色,说明生成了铜;B装置中无水硫酸铜变为蓝色,说明生成了水;C装置中氢氧化钙溶液变浑浊;说明生成了二氧化碳,因此化学方程式为。
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