資源簡(jiǎn)介

第五章　燃　料
5.1
潔凈的燃料——?dú)錃?br/>一、物理性質(zhì)
氫氣是一種無色、無味的氣體，難溶于水。密度比空氣小，是相同條件下密度最小的氣體。
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(1)為了快速比較不同氣體密度的大小，可利用比較相對(duì)分子質(zhì)量大小的方法，空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量為29，氣體的相對(duì)分子質(zhì)量若比29大，則密度比空氣大；氣體的相對(duì)分子質(zhì)量若比29小，則密度比空氣小。依據(jù)的原理是相同條件下，同體積的氣體含有相同數(shù)目的分子。
(2)快速比較氫氣和空氣密度大小的實(shí)驗(yàn)方法：可利用吹肥皂泡或吹氫氣球的方法，觀察肥皂泡或氫氣球的升降情況得出氫氣與空氣密度的相對(duì)大小。
二、化學(xué)性質(zhì)
1．可燃性：2H2＋O22H2O
氫氣燃燒時(shí)發(fā)出淡藍(lán)色火焰，放出熱量，并有水珠產(chǎn)生。
注意：在點(diǎn)燃?xì)錃馇埃欢ㄒ獧z驗(yàn)氫氣的純度。
2．可燃性氣體的驗(yàn)純方法：用排水法收集一試管可燃性氣體，用拇指堵住試管口移近火焰點(diǎn)燃。如果氣體較純，氣體將會(huì)安靜地燃燒，并發(fā)出
“噗”聲；如果氣體不純，會(huì)發(fā)出尖銳爆鳴聲。
注意：如果用排空氣法收集氣體驗(yàn)純時(shí)發(fā)現(xiàn)氣體不純，需要再收集檢驗(yàn)時(shí)，必須對(duì)試管進(jìn)行處理(用拇指在試管口堵住一會(huì)兒或更換試管)，以免發(fā)生爆炸。
3．氫氣的檢驗(yàn)：點(diǎn)燃。純凈的氫氣能夠安靜地燃燒，發(fā)出淡藍(lán)色火焰，在火焰上罩一個(gè)干而冷的燒杯，燒杯內(nèi)壁有水珠生成；而不純的氫氣在燃燒時(shí)會(huì)發(fā)出尖銳的爆鳴聲。
三、氫能源
1．氫能源的優(yōu)點(diǎn)：
(1)以水為原料，來源廣泛；
(2)熱值高，放熱多；
(3)生成物是水，無污染，是最清潔的燃料；
(4)可以再生。
2．目前氫能源存在的問題：制取成本高、貯存和運(yùn)輸困難。
5.2　組成燃料的主要元素——
碳
第1課時(shí)　碳有哪些單質(zhì)
一、碳單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途
1．常見的碳單質(zhì)有金剛石、石墨、石墨烯、碳納米管和C60等。
(1)金剛石(C)：純凈的金剛石是無色透明的固體，是天然存在的硬度最大的物質(zhì)。經(jīng)過加工琢磨，可做裝飾品；由于硬度大，可用來制玻璃刀、做磨料及地質(zhì)勘探的鉆頭等。
(2)石墨(C)：深灰色有金屬光澤、不透明的片狀固體，質(zhì)軟而滑膩，能導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐高溫。可用于制鉛筆芯，做高溫潤(rùn)滑劑、制電極等。
(3)C60：由分子構(gòu)成，每個(gè)分子由60個(gè)碳原子構(gòu)成。
2．金剛石和石墨都是由碳元素組成的碳單質(zhì)，它們都是由碳原子構(gòu)成的，導(dǎo)致它們物理性質(zhì)不同的根本原因是其中碳原子的排列方式不同。
二、無定形碳
由石墨的細(xì)小晶體和少量雜質(zhì)形成，沒有固定形狀。
常見的無定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。
顏色、狀態(tài)
制法
用途
木炭
灰黑色的多孔性固體
木材隔絕空氣加強(qiáng)熱
燃料、黑火藥、制活性炭、冶煉金屬
活性炭
灰黑色的多孔顆粒狀固體
木炭在高溫下用水蒸氣處理
凈化多種氣體和液體、作防毒面具
焦炭
淺灰色、多孔性固體
煙煤隔絕空氣加強(qiáng)熱
冶煉金屬
炭黑
極細(xì)的黑色粉末
含碳物質(zhì)不完全燃燒
墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡膠制品的填料
木炭、活性炭具有吸附性(物理性質(zhì))。活性炭的吸附性更強(qiáng)。
第2課時(shí)　碳燃燒生成什么
一、碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
1．在常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。
2．在點(diǎn)燃條件下，各種碳單質(zhì)都會(huì)燃燒。
(1)當(dāng)氧氣充足時(shí)，碳發(fā)生完全燃燒，生成二氧化碳，化學(xué)方程式為C＋O2CO2。
(2)當(dāng)氧氣不足時(shí)，碳發(fā)生不完全燃燒，生成一氧化碳。化學(xué)方程式為2C＋O22CO。
說明：相同質(zhì)量的碳完全燃燒比不完全燃燒放出的熱量多。
3．在高溫下，熾熱的碳能使二氧化碳轉(zhuǎn)變成一氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2＋C2CO，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。
二、煤爐內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)
煤爐內(nèi)由下至上發(fā)生的主要反應(yīng)為
下層：碳完全燃燒，放出熱量，發(fā)生的反應(yīng)為C＋O2CO2；
中層：下層產(chǎn)生的二氧化碳與中層熾熱的碳反應(yīng)生成一氧化碳，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2＋C2CO；同時(shí)，該層的碳由于氧氣供應(yīng)不足，還發(fā)生不完全燃燒，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2C＋O22CO；
上層：一氧化碳燃燒，產(chǎn)生淺藍(lán)色火焰，放出熱量，發(fā)生的反應(yīng)為2CO＋O22CO2。
三、一氧化碳
1．一氧化碳的物理性質(zhì)：無色、無味的氣體，難溶于水，密度比空氣略小。
2．一氧化碳的化學(xué)性質(zhì)：
一氧化碳具有可燃性：2CO＋O22CO2。
燃燒的現(xiàn)象：①發(fā)出淺藍(lán)色火焰；
②放熱；③生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體。
3．毒性：一氧化碳有毒，它使人中毒的生理過程是CO跟血液中血紅蛋白結(jié)合的能力很強(qiáng)，使血液失去輸氧能力。因此室內(nèi)使用煤爐烤火取暖或使用燃?xì)鉄崴鲿r(shí)，要保證有良好的通風(fēng)，確保安全。
4．用途：一氧化碳具有可燃性，故常用作燃料。
5.3　二氧化碳的性質(zhì)和制法
第1課時(shí)　二氧化碳有何性質(zhì)
一、二氧化碳的物理性質(zhì)
通常狀況下，二氧化碳是一種沒有顏色、沒有氣味的氣體。密度為1.977
g/L，比空氣的密度大，能溶于水，大約1體積水溶解1體積二氧化碳。在加壓降溫時(shí)，二氧化碳能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w和白色固體——干冰。
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二、二氧化碳性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)
學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)
實(shí)驗(yàn)操作
現(xiàn)象
結(jié)論
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兩支蠟燭自下而上依次熄滅
CO2的密度比空氣大，不能燃燒也不支持燃燒
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塑料瓶變癟
CO2能溶于水
取適量塑料瓶中溶液于試管中，滴紫色石蕊溶液
紫色石蕊溶液變紅
CO2能與水反應(yīng)生成碳酸
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將上述試管加熱
溶液受熱后，紅色變?yōu)樽仙?br/>碳酸不穩(wěn)定，易分解
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澄清石灰水變渾濁
CO2與石灰水反應(yīng)生成不溶于水的白色固體
三、二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)
1．一般情況下，不燃燒，不支持燃燒，不供給呼吸。
2．與水反應(yīng)生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液變紅：CO2＋H2O===H2CO3
碳酸不穩(wěn)定，容易發(fā)生分解：
H2CO3===H2O＋
CO2↑(溶液中的碳酸不存在了，石蕊溶液又恢復(fù)到了紫色)。
3．與澄清石灰水反應(yīng)：
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
四、一氧化碳和二氧化碳的比較
一氧化碳
二氧化碳
物理性質(zhì)
無色、無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水
無色、無味的氣體，密度比空氣大，能溶于水
化學(xué)性質(zhì)
可燃性、還原性、毒性
①二氧化碳能和水反應(yīng)生成碳酸；②二氧化碳可以和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水；③二氧化碳能和碳單質(zhì)反應(yīng)；④二氧化碳能參與光合作用
檢驗(yàn)方法
通過灼熱的氧化銅粉末，粉末由黑色逐漸變成紅色，產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁
通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁
主要用途
作燃料、冶煉金屬
滅火、制汽水、人工降雨
第2課時(shí)　實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳
一、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的原理
實(shí)驗(yàn)室常用大理石(或石灰石)與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
二、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳裝置的選擇
1．發(fā)生裝置：因反應(yīng)物為塊狀固體和液體，反應(yīng)條件是常溫，故選擇的發(fā)生裝置為固液常溫接觸制氣裝置(如圖)；
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三種裝置的優(yōu)缺點(diǎn)：
A裝置簡(jiǎn)單方便，使用儀器少，但反應(yīng)前需將固體和液體先后放入試管中，操作要迅速，否則可能收集不到氣體；B裝置可以隨時(shí)添加液體；C裝置可通過控制分液漏斗內(nèi)液體的流速達(dá)到控制反應(yīng)速率的目的。
2．收集裝置：由于二氧化碳能溶于水且密度比空氣大，所以收集二氧化碳?xì)怏w一般采用向上排空氣法而不用排水法。
注意：收集氣體時(shí)，導(dǎo)氣管應(yīng)伸到集氣瓶底部以排盡集氣瓶中空氣，使收集到的氣體純度較高。
三、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳
1．操作步驟：
(1)按要求連接好儀器；(2)檢查裝置的氣密性；(3)向反應(yīng)器中裝入大理石；
(4)向長(zhǎng)頸漏斗中注入稀鹽酸；(5)收集氣體；
(6)驗(yàn)滿。
2．CO2氣體的檢驗(yàn)和驗(yàn)滿
(1)檢驗(yàn)方法：將生成的無色、無味的氣體通入到澄清的石灰水中，若澄清的石灰水變渾濁，則該氣體為CO2。反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。
(2)驗(yàn)滿的方法：將一根燃著的木條放在集氣瓶口(不要伸入瓶?jī)?nèi))，如果木條立即熄滅，則CO2氣體已集滿。
第3課時(shí)　二氧化碳對(duì)人類生活和環(huán)境有何影響
一、二氧化碳的用途
1．滅火：(1)二氧化碳的密度比空氣大；(2)一般情況下，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒。既利用了二氧化碳的物理性質(zhì)，又利用了二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)。
2．用于人工降雨、制冷劑：干冰(固體二氧化碳)升華吸收大量的熱。
3．作氣體肥料：二氧化碳是綠色植物進(jìn)行光合作用的基本原料，可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。
二、二氧化碳對(duì)環(huán)境的影響
1．空氣中二氧化碳含量偏高的影響：
二氧化碳無毒，但人在二氧化碳濃度偏高的環(huán)境中，會(huì)感到氣悶；大氣中二氧化碳含量的上升，導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”加劇。
2．溫室效應(yīng)加劇的后果：地球表面溫度升高，冰川融化、海平面上升，淹沒沿海的一些城市；引起氣候反常，土地沙漠化；生態(tài)環(huán)境變壞，生物物種減少，人類健康受到損害等。
3．為防止溫室效應(yīng)進(jìn)一步加劇，應(yīng)采取的措施：一方面減少二氧化碳等溫室氣體的排放，如減少含碳燃料的燃燒，開發(fā)利用新能源，如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉矗岢暗吞忌睢钡龋?br/>另一方面加強(qiáng)對(duì)二氧化碳的吸收，如大量植樹造林，禁止亂砍濫伐等。
三、自然界中的碳循環(huán)
1．大氣中二氧化碳產(chǎn)生的主要途徑：
(1)動(dòng)植物的呼吸作用；
(2)含碳燃料的燃燒；
(3)微生物的分解作用等。
2．大氣中二氧化碳被消耗的主要途徑：
綠色植物的光合作用，該過程將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成有機(jī)物并釋放氧氣。
5.4　古生物的“遺產(chǎn)”——
化石燃料
一、化石燃料
1．煤——“黑色的金子”
煤中主要含碳元素。
2．石油——工業(yè)的“血液”
石油中主要含碳、氫元素。
3．天然氣——潔凈的氣體燃料
天然氣的主要成分是甲烷。
(1)甲烷的化學(xué)性質(zhì)：可燃性。
(2)甲烷燃燒的化學(xué)方程式：
CH4＋2O2CO2＋2H2O(甲烷燃燒會(huì)產(chǎn)生明亮的藍(lán)色火焰)。
4．“可燃冰”：
科學(xué)家們?cè)诤５装l(fā)現(xiàn)了大量“可燃冰”，它是一種甲烷水合物，是甲烷與水在低溫高壓下形成的。
(1)“可燃冰”的優(yōu)點(diǎn)：能量高、熱值大，是替代化石燃料的新能源。
(2)“可燃冰”的缺點(diǎn)：如果在開采中甲烷氣體大量泄漏于大氣中，會(huì)造成更加嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。
二、使用化石燃料對(duì)環(huán)境的影響
1．(1)化石燃料都含有碳元素，完全燃燒都會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇，不完全燃燒則產(chǎn)生一氧化碳，污染空氣。
(2)煤或石油燃燒產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物是導(dǎo)致酸雨的主要?dú)怏w。
(3)煉鐵或煤爐取暖的爐渣導(dǎo)致固體廢棄物污染，發(fā)電廠的余熱則會(huì)污染水源，導(dǎo)致生物死亡。
三、化石燃料的綜合利用
1．化石燃料綜合利用的原因：
化石燃料不可再生，十分寶貴；當(dāng)作燃料直接燒掉，不僅浪費(fèi)資源，還會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染。
2．煤的綜合利用：
煤的干餾也稱煉焦，是將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱而分解的過程，該變化屬于化學(xué)變化；所得產(chǎn)品主要有焦炭、煤焦油和焦?fàn)t煤氣(三焦三狀態(tài))，焦?fàn)t煤氣的主要成分有氫氣、甲烷、一氧化碳等，是一種較為經(jīng)濟(jì)、潔凈、燃燒效率高的燃料。
3．石油的綜合利用：
利用各組分的沸點(diǎn)不同加熱蒸餾而分開，稱為石油的分餾，由于該過程中無新物質(zhì)生成，所以屬于物理變化；石油分餾的產(chǎn)品主要有汽油、煤油、潤(rùn)滑油等。
四、燃料的充分燃燒
1．燃料充分燃燒的方法
(1)加大空氣的量；
(2)增大燃料與空氣的接觸面積。
實(shí)例：將塊狀的煤加工粉碎成煤粉，或者制成蜂窩煤等。
2．燃料充分燃燒的意義
(1)
使有限的能源發(fā)揮最大的作用(放熱多、節(jié)省能源)；
(2)降低環(huán)境污染的程度。
3．燃料不充分燃燒的后果
(1)使燃料燃燒產(chǎn)生的熱量減少，浪費(fèi)資源；
(2)產(chǎn)生大量的CO等物質(zhì)，污染空氣。
全章大歸納
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