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第四章 燃料及其燃烧
第一节 燃烧与灭火
1、 燃烧的定义
（1） 狭义的燃烧：通常的燃烧指可燃物与空气中的氧气发生的一种发光发热的
剧烈氧化反应。
（2） 广义的燃烧：具有剧烈的发光发热现象的化学反应。
例如：镁在二氧化碳中燃烧，钠在氯气中燃烧。
2、 燃烧的条件
（1）可燃物 （2）与氧气（或空气）接触 （3）达到燃烧最低温度（着火点）
3、 灭火与防火
（1） 灭火的方法
① 使可燃物隔绝空气
② 将可燃物的温度降到着火点一下
③ 隔离（移走）可燃物
（2） 几种常见灭火器
① 泡沫灭火器。使用方法：头朝下倒转过来，使筒内两种药液混合；灭火原理：二氧化碳和泡沫使可燃物与空气隔绝；可用来扑灭木材、棉布等引起的火灾。
② 干粉灭火器。灭火原理：用压缩的CO2吹出干粉（NaHCO3）, NaHCO3遇热分解产生CO2和水。可用来扑灭一般火灾及油、气等燃烧引起的火灾
③ 液态二氧化碳灭火器。 使用方法：手先握在钢筒上的木柄，然后打开螺帽；可用来扑灭图书、档案、贵重设备、紧密仪器等处的火灾。
4、 燃烧、爆炸、缓慢氧化、自燃的比较
5、 燃料的完全燃烧与不完全燃烧
① 一定量的燃料燃烧需要一定量的氧气，含碳燃料在氧气充足时，能完全燃烧，生成二氧化碳；在氧气不充足时，不能完全燃烧，生成一氧化碳。
② 燃料不完全燃烧的后果：浪费燃料 产生有毒气体（CO等）污染环境
③ 促进完全燃烧的方法：增大燃料与空气接触面积；供给足够量的氧气。
例题
[例1] 通常使可燃物燃烧的条件是 （ ）
（1）可燃物跟氧气（或空气）接触 （2）将可燃物加热
（3）使可燃物跟气体接触 （4）达到可燃物的着火点
（A）（1）和（2） （B）（3）和（4）
（C）（2）和（4） （D）（1）和（4）
[例2] 关于燃烧，下列说法正确的是 （ ）
（A）可燃物燃烧时，一定有发光、发热的现象
（B）都是有氧气参与的反应
（C）可燃物燃烧时一定有火焰产生
（D）在纯氧中任何物质都可以燃烧
[例3] 点燃的火柴竖直向上，火柴梗不易继续燃烧，其原因主要是 （ ）
（A）火柴梗温度达不到着火点 （B）火柴梗着火点较高
（C）火柴梗潮湿不易燃烧 （D）火柴梗接触氧气较少
[例4] 点燃下列混合气体，有可能发生爆炸的是 （ ）
（A）汽油蒸气和氮气 （B）氢气和乙醚蒸气
（C）酒精蒸气和空气 （D）二氧化碳和天然气
[例5] 下列关于燃烧的叙述，正确的是 （ ）
（A）有发热发光现象的变化一定是燃烧
（B）可燃物燃烧时一定有发光、发热的现象
（C）可燃物燃烧时一定有火焰
（D）在纯氧中能燃烧的物质在空气中也一定能燃烧
[例6] 下列措施中，符合易燃易爆物的安全要求是 （ ）
（A）为了安全，存放易燃物的仓库要尽可能封闭，不让风吹进来
（B）为了节约运费，把酒精和鞭炮等物品同时装地一辆货车上运送
（C）只要不影响工作，面粉加工厂的工人可以在车间内吸烟
（D）生产酒精的车间里，所有的照明设备均采用隔离和封闭装置
[例7] 下列说法正确的是 （ ）
（A）可燃物的温度达到着火点时，就能燃烧
（B）凡有发光、发热现象产生的都是燃烧
（C）不是所有的物质与氧气接触，且提供足够的热量都会燃烧
（D）物质跟氧气发生的反应都能产生燃烧现象
[例8] 用扇子一扇，燃着的蜡烛立即熄灭，其原因是 （ ）
（A）供给的氧气减少 （B）供给的空气增加
（C）使蜡烛的着火点降低 （D）温度低于蜡烛的着火点
[例9] 小明用如图所示装置探究可燃物燃烧的条件，他发现热水中的白磷熔化成一白色小液滴。不久，铜片上的白磷开始燃烧，而红磷及水中的白磷都不燃烧，请回答：
（1）可燃物燃烧需要同时满足的条件是_________________________________________；
（2）白磷具有的物理性质是___________________________________________________；
（3）实验完毕，小明将烧杯中的热水慢慢倒出，水快倒完时，小明发现白磷刚露出水面就剧烈燃烧起来，请解释该现象___________________________________________；
（4）通常保存少量白磷的方法是___________________________。
[例10] 某同学对蜡烛(主要成分是石蜡)及其燃烧进行了如下探究。请填写下列空格
(1)取一支蜡烛，用小刀切下一小块，把它放人水中，蜡烛浮在水面上。
结论：石蜡的密度比水 。
(2)点燃蜡烛，观察到蜡烛火焰分为外焰、内焰、
焰心三层。把一根火柴梗放在蜡烛的火焰中(如右
图)约1s后取出可以看到火柴梗的 处最先碳
化。
结论：蜡烛火焰的 层温度最高。
(3)再将一只干燥的烧杯罩在蜡烛火焰上方，烧杯内
壁出现水雾。取下烧杯，迅速向烧杯内倒人少量澄清的石灰水，振荡，澄清石灰水变浑浊。结论：石蜡中一定含 、 元素。
第二节 碳
1、同素异形现象与同素异形体
金刚石、石墨和C60 都是由碳元素组成的几种单质，这种现象叫做同素异形体。常见的还有 红磷与白磷、氧气和臭氧。（活性炭是混合物）
2、金刚石与石墨性质与作用的比较
金刚石
石墨
物理性质
自然界最硬的矿物之一；晶莹剔透，不易导电导热
深灰色的细鳞片状固体；软而滑；可导电，易传热。
原子排列结构
立体网状
片层结构
用途
切割玻璃，做钻探机的钻头，做装饰品
铅笔芯，润滑剂，电极等
化学性质
相似，因为都是由碳原子构成
3、无定形碳
定义：木炭、活性炭、焦炭、炭黑等由碳元素形成的无固定几何形状的单质。
木炭和活性炭具有疏松多孔的结构，因此具有吸附能力，可吸附气体或溶液里的色素。活性炭常用于防毒面具以及制糖工业里脱色。
4、单质碳的化学性质
（1）稳定性 常温下化学性质不活泼。
（2）可燃性 ①C+O2 →点燃 CO2 (空气足量)
②2C+O2 →点燃 2CO（空气不足量）
（3）还原性 单质碳在高温下，能与某些氧化物反应。反应为吸热反应，需要大量的热。因此条件为高温。
①2CuO+C →高温2Cu+ 2CO2↑
在木炭还原氧化铜实验中，注意试管口略向下倾斜，木炭粉应过量，防止已经还原的铜被氧气重新氧化；在实验结束后先撤导管，后撤酒精灯，防止石灰水回流
②3C+2Fe2O3→高温4Fe+3CO2↑
③C+ CO2 →高温2CO
5、氧化反应与还原反应。
物质与氧发生的反应叫氧化反应；含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。在反应中，能供给氧的物质叫氧化剂，它具有氧化性；得到氧的物质叫还原剂，它具有还原性。
氧化反应与还原反应存在于同一个反应中。
6、
性质
二氧化碳
一氧化碳
物理性质
无色、无味的气体；密度大于空气；能溶于水；固态二氧化碳叫“干冰”；干冰能升华
无色无味的气体；密度略小于空气；难溶于水
化学性质
既不可燃也不助燃，不能供给呼吸
可燃性
2CO+O2 →点燃2CO2
与水反应 CO2+H2O→ H2CO3
在CO2溶于水时，只有1%跟水发生化学反应；可使紫色石蕊溶液变红，碳酸不稳定易分解。
不能与水反应
与碱溶液反应CO2+Ca(OH)2→CaCO3 ↓+H2O
当二氧化碳过量时，沉淀又会消失
CaCO3+ H2O+ CO2→Ca(HCO3)2
不能与碱反应
具有氧化性 C+ CO2 →高温2CO
具有还原性
CO+CuO →△ Cu + CO2
3CO+ Fe2O3→高温2 Fe+3CO2
无毒，单页不能供给呼吸，当其在空气中含量过高时还可能使人昏迷甚至死亡
有毒，与人体血液中的血红蛋白结合而使人窒息死亡
用途
①灭火；干冰可作制冷剂；②参与光合作用，可用作气体肥料③用作化工原料④能溶于水制汽水
燃料，冶炼金属
对环境影响
温室效应
7、石灰石、钟乳石（主要成分是CaCO3）
物理性质：CaCO3是白色难溶于水固体。
化学性质： 可溶于酸 CaCO3+2HCl → CaCl2+ CO2↑+ H2O 实验室制取CO2原理
高温分解 CaCO3 →高温CaO + CO2↑ 工业制取CO2原理
CaO+ H2O → Ca(OH) 2
Ca(OH) 2 + CO2 → CaCO3 ↓+H2O
与二氧化碳和水反应 CaCO3+ H2O+ CO2 → Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2 →△ CaCO3↓+ H2O+ CO2↑
钟乳石的形成原理
例题
[例1] 区别CO、CO2、O2三种气体，应采用的方法是 ( )
A、将气体分别通入水中
B、将气体分别通入澄清石灰水中
C、将气体分别通入紫色石蕊试液
D、将燃着的木条分别伸入到三个盛气体的集气瓶中
[例2] 在新刷石灰浆的房间里往往放一个燃烧的炭盆，这样做的主要目的是 ( )
A．烘干墙壁 B．使房间保温
C．消耗房间内的O2，防止墙皮氧化脱落D．提供CO2，促进墙壁变白变硬
[例3] 下列关于二氧化碳的叙述中，错误的是 ( )
A．自然界中二氧化碳处于循环状态B．二氧化碳可用于生产碳酸饮料
C．干冰可用于储藏食物和人工降雨D．可用氢氧化钠溶液检验二氧化碳
[例4] “转变传统观念，推行低碳生活”的主题旨在倡导节约能源和利用清洁能源，减少温室气体二氧化碳的排放。下列措施①少用煤作燃料；②减少使用私家车次数、多乘公交车或骑自行车；③废旧电池回收再利用；④开发新能源，如太阳能；⑤焚烧废旧塑料可解决“白色污染”中符合该主题的有效措施是 ( )
A．①②④ B．①②③⑤ C．①③④ D．①②③④
[例5] 常温下块状大理石投入足量稀硫酸中，刚开始能产生气体，但很快就停止产生。而将大理石粉末逐步加人足量稀硫酸中却能持续产生气体。由此得出的结论或推理正确的是 （ ）
A. 物质间是否发生化学反应，只和反应的条件有关
B．反应物之间必须直接接触才会发生化学反应
C．块状大理石与粉末状大理石的化学性质不同
D．硫酸钡粉末也可和盐酸发生化学反应而溶解
[例6] 小张用足量的盐酸、石灰石反应，并尝试直接利用右图所示装置制取和收集一瓶CO2。你认为小张 （ ）
A．不可能收集到一瓶CO2，因为CO2可溶于水
B．选择B、C两种装置，导管b接导管d可收集到一瓶CO2
C．选择B、C两种装置，导管c接导管d可收集到一瓶CO2
D．选择A、B两种装置，导管a接导管。可收集到一瓶CO2
[例7] 某无色气体X可能含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷四种气体中的一种或两种。为确认其组成，某同学取一定量该气体按下图所示装置进行实验（假设每步都充分反应或吸收），结果装置①中无明显变化，装置③增重1.8g，装置④增重2.2g。
下列关于气体X成分的分析中，错误的是 （ ）
A．一定没有二氧化碳 B．可能含有甲烷和氢气
C．可能只有甲烷 D．可能含有氢气和一氧化碳
[例8] 我市某校初三(1)班学生去湖光岩春游，带回了几小块石灰石样品。为了检测样品中碳酸钙的含量，甲、乙、丙、丁四位同学用质量分数相同的盐酸与样品充分反应来讲行实验测定，(样品中的杂质不溶于水，且不与盐酸反应)，测得数据如下表：试问答：
甲同学
乙同学
丙同学
丁同学
所取石灰石样品质量(g)
10.0
10.0
10.0
10.0
加入盐酸的质量(g)
20.0
30.0
45.0
50.0
剩余固体的质量(g)
6.0
4.0
1.0
1.0
(1)10.0g样品与45g盐酸充分反应后，盐酸是否还剩余__________(填“是”或“否”)，样品中碳酸钙的质量分数是_______________。
(2)10.0g样品与足量稀盐酸反应后可产生二氧化碳多少克?(写出计算过程，计算结果精确到小数点后两位)
[例9] 2009年世界气候大会在丹麦首都哥本哈根举行，旨在控制大气中“温室效应”气体的排放量。“低碳”正成为人们的共识。
(1)近几十年来大气中二氧化碳含量不断上升的主要原因是
___________________________________________________________________。
(2)自然界消耗二氧化碳气体的主要途径是：①植物的光合作用。植物在光的作用下吸收二氧化碳和水生成葡萄糖(C6H12O6)和氧气；②海水的吸收。请用化学方程式表示出上述两条消耗CO2的途径：①________________________________________②_____________________________________________________________________。
(3)科学家正在研究将空气中过多的CO2和H2在催化剂和加热条件下转化成甲烷和水，
这个反应的化学方程式是_______________________________________________。
(4)请举一例你在日常生活中符合“节能减排”的做法：________________________。
[例10] “碳捕捉技术”是指通过一定的方法，将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用的工艺和技术。
（1）最近有科学家提出“绿色自由”构想：把CO2含量高的气体吹入饱和KHCO3溶液中，生成KHCO3，然后利用KHCO3受热易分解的性质，再把CO2提取出来，经化学反应使之变为甲醇（CH3OH）和水。
“绿色自由”构想的技术流程如右图：
（注：分解池内的反应条件是加热；合成塔内的反应条件为300℃、200kPa和催化剂）
分解池内反应的化学方程式为____________________________；
②合成塔内反应的化学方程式为_____________________________；
③X溶液可循环利用，溶质是___________（填写化学式）。
（2）实际生产中，经常利用NaOH溶液来“捕捉”
CO2，流程图如右图（部分条件及物质未标出）。
①捕捉室内反应的化学方程式为
________________________________________。
②“反应分离”发生反应的化学方程式为_________________________________________。
③该生产过程中，涉及到的物质属于碱的是______________________（填写化学式）。
第三节 二氧化碳的实验室制法
1、实验室制取气体的装置
发生装置
收集装置
装置示意图
应用条件
固体与液体反应，不需加热
固体与固体反应，需加热
排水法；不易溶于水，不与水反应，不能制干燥气体
向下排空气法；密度大于空气，不与空气中物质反应，不污染空气
向上排空气法；密度小于空气，不与空气中物质反应，不污染空气
2、实验室制取二氧化碳
（1）反应药品： 稀盐酸跟大理石或石灰石（主要成分为碳酸钙）
（2）反应原理： CaCO3+2HCl → CaCl2+ CO2↑+ H2O
注意：①不能用稀硫酸代替稀盐酸，因为稀硫酸与CaCO3反应生成的CaS04微溶于水，覆盖在大理石表面，阻止反应继续进行。
②不能用浓盐酸代替稀盐酸，因浓盐酸易挥发，使生成的CO2混有HCl气体
③不能用纯CaCO3或NaCO3等代替大理石或石灰石，因为它们与盐酸反应太快，不易控制与收集，成本也过高。
（3）实验装置：
（4）实验步骤：①检查气密性 ②装块状药品 ③塞紧双孔胶塞
④由长颈漏斗加液体 ⑤收集气体
（5）注意事项：①长颈漏斗的下端管口应插入液面以下形成液封，防止生成气体逸出②检查装置气密性
一般方法：关闭分液漏斗的活塞，将导气管插入烧杯的水中，用双手手掌握住容器（有时可以稍微加热）烧瓶。若导管末端产生气泡，手掌离开后，导管中有一段水柱形成，说明装置不漏气。
特殊方法：塞紧橡皮塞，关闭止水夹，从长颈漏斗上口注入水，使水浸过长颈漏斗下端，继续加水使长颈漏斗中水面高于试管中水面静置一段时间，若液面高度差不变，则装置不漏气。
③反应器内的导管稍露出即可，不宜太长，否则不利于气体导出
④集气瓶内的导管应伸入集气瓶底部，以利于排净空气。
（6）验满：把燃着的木条放在集气瓶口，如果火焰熄灭了，证明已收集满。
（7）检验：把气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则证明气体是二氧化碳。
（8）净化：若制取的CO2气体中混入少量HCl气体和水蒸气，可先将气体通过盛有NaHCO3溶液的洗气瓶（除去HCl气体），再通过盛有浓硫酸的洗气瓶。（除去水蒸气）。
例题
[例1] 鉴别空气、氧气、二氧化碳三瓶气体，最简便的方法是 （ ）
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试液中
D．将燃着的木条分别伸入集气瓶中
[例2] 实验室制二氧化碳气体应选用的仪器是 ( )
A．长颈漏斗、集气瓶、水槽、导气管
B．集气瓶、试管、水槽、导气管
C．酒精灯、广口瓶、集气瓶、长颈漏斗
D．广口瓶、集气瓶、长颈漏斗、带导管的橡皮塞
[例3] 检验集气瓶里收集的是不是二氧化碳的方法最好的是 ( )
A．加入澄清石灰水，观察是否变浑浊
B．将燃着的木条插入集气瓶中，观察是否立即熄灭
C．加入紫色石蕊试液，观察是否变红色
D．将燃着的木条放在集气瓶口，观察是否立即熄灭
[例4] .在实验室里制取二氧化碳时一般采取以下操作步骤：①装入块状的大理石或石灰石；
②用向上排空气法收集二氧化碳；③连接仪器，检查装置的气密性；④倒入稀盐酸。
则正确的操作步骤为___________（填序号）。
[例5] 已知实验室里制取气体丙的化学方程式为：甲（固）+乙（固）丙↑+丁，且气体丙易溶于水，密度比空气的大，则应选用的装置和收集方法是 （ ）
A. 制取CO2的发生装置和排水法收集
B. 用KMnO4制取O2的发生装置和向上排空气法收集
C. 制取CO2的发生装置和向下排空气法收集
D. 用KMnO4制取O2的发生装置和排水法收集
[例6] 可生成二氧化碳的反应很多，例如：①酒精的燃烧 ②木炭在空气中燃烧 ③碳与氧化铜反应 ④高温煅烧石灰石 ⑤石灰石（块状）与稀硫酸 ⑥石灰石（块状）与稀盐酸 ⑦碳酸钙粉末与浓盐酸 ⑧人和动物的呼吸作用，其中可用于实验室制CO2的是 （ ）
A. ④⑥ B. ⑤⑥ C. ⑥ D. 全部
[例7] 实验室制取二氧化碳的装置如图所示。回答下列问题：
（1）带有标号的仪器名称a b c
（2）指出装置图中的明显错误：
① ______________________ ；
② ______________________ ；
③ ______________________。
[例8] 按下图的装置制取二氧化碳并检验它的性质，完成下列问题：
（1）用装置A来制取二氧化碳，所用药品为_________和_________。
（2）若用装置C检验二氧化碳，装置C中发生反应的化学方程式为：__________________。
（3）若用装置B证明二氧化碳与水反应生成碳酸，装置B中盛放的试剂是_________。
（4）利用已收集到的二氧化碳气体，设计一个实验证明二氧化碳气体具有既不能燃烧，又不能支持燃烧，且密度比空气大的性质。（要求用语言叙述实验过程和现象）
[例9] 在化学实验室开放日，老师拿出两瓶无标签的试剂，分别是固体和液体，他取少量试剂在试管中混合，立即产生一种无色气体。同学们对此气体展开了一系列探究。
（1）如果推测此气体是二氧化碳，验证它的实验方案如下：
猜想
实验步骤
现象与结论
此气体可能是CO2
产生此气体的化学方程式可能是____________________________________________；
（2）若想制取该气体，采用的发生装置可选取下图中的______________________，收集装置应选用______________（填序号）；
（3）如用下图中F装置收集该气体，气体应由____________端导入（填“a”或“b”）。
A B C D E F
[例10] （1）实验室用大理石与酸制二氧化碳，使用的酸是 （浓盐酸、稀盐
酸 、浓硫酸、稀硫酸），其化学方程式为
（2）若设计一种由活塞可以开闭导管的装置，使达到活塞随开随产生CO2 气体，随关随停止出CO2 气体的要求，请从下面仪器中选用一些最起码的仪器完成这种设计：
①按装置自上而下的安排顺序应选用的仪器是 。
②这套装置能随开随用，随关随停的原因是 。
第四节 化学燃料
1、煤
煤是古代植物遗体在地下经过长期复杂变化形成。被称为“工业的粮食”主要由C元素组成。煤隔绝空气加强热可得到焦炉煤气、粗氨水、焦炭、煤焦油等化工业产品。
2、石油
石油是古代海洋动植物的遗体在地下经过长期复杂变化形成，是黄色或黑色可燃性粘稠液体，有特殊气味，不溶于水，被称为“工业的血液”主要含有碳、氢两种元素。石油通过石油化工也可以得到多种产品。
3、天然气
（1）俗名： 沼气、坑气。
（2）主要成分：甲烷（CH4）
（3）物理性质：无色无味的气体，难溶于水，密度比空气小。
（4）化学性质： CH4+2O2 →点燃 CO2+2H2O （可燃性）
注意：①点燃前须检验纯度（方法与氢气相同） ②主要现象：蓝色火焰，烧杯内壁有水雾出现，烧杯内注入澄清石灰水，石灰水变浑浊。
4、氢气
（1） 性质：无毒，极易燃烧，燃烧放出大量的热。 2H2 + O2 →点燃 2H2O
是最清洁的燃料。
5、其他新能源： 太阳能、风能、地热能、海洋能。
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