第七单元 燃烧及其利用

第七单元 燃料及其利用
课题1 燃烧和灭火
课题2 燃料和热量
课题3 使用燃料对环境的影响
课题1 燃烧和灭火
［教学目标］
1. 认识燃烧的条件和灭火的原理；
2. 了解易燃物和易爆物的安全知识；
［教学过程］
燃烧是人类最早利用的化学反应之一。燃烧与我们的生活以及社会的发展有着密切的联系。本课主要研究燃烧的条件和灭火原理。
（一）燃烧的条件
在500mL的烧杯中注入400mL热水，并放入用硬纸圈圈住的一小块白磷。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。
现象：薄铜片上的白磷燃烧，冒白烟。
分析：红磷不燃烧，说明白磷燃烧时所需的温度低。
水中的白磷能燃烧吗？
不能，因为没有氧气。
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。
现象：水中的白磷燃烧。
分析：当白磷既达到燃烧温度，又与氧气接触时，就可燃烧。
综上所述分析讨论，可得出燃烧需要哪些条件？
燃烧需要三个条件：
（1）可燃物；（2）氧气（或空气）；（3）达到燃烧所需的最低温度（也叫着火点）。
什么叫做燃烧？
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。
（二）灭火的原理和方法
根据燃烧的条件，推论灭火的原理。
实验：点燃三支蜡烛，在其中一支蜡烛上扣一只烧杯，将另两支蜡烛放在烧杯中，然后向其中一只烧杯中加适量碳酸钠和盐酸。
现象：第一个实验由于隔绝氧气（空气）而使蜡烛熄灭；第二个实验蜡烛继续燃烧，没有变化；第三个实验由于生成了二氧化碳，而蜡烛熄灭。
分析：清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离，隔离氧气（或空气）以及使温度降到着火点以下，都能达到灭火的目的。
总而言之灭火的原理就是破坏燃烧的条件，至少要破坏三个燃烧的条件中的一个。当然，同时破坏其他两个条件，就更有利于灭火。
可燃物的着火点是否可以降低？
不可以。因为着火点是可燃物燃烧时所需的最低温度，不可以改变。
下面我们列举一些生活中灭火的实例，分析其灭火的原理。
（1）炒菜时油锅中的油不慎着火，可用锅盖盖灭。 原理：隔绝氧气（空气）
（2）堆放杂质的纸箱着火时，可用水扑灭。 原理：隔绝空气，降低温度。
（3）扑灭森林火灾的有效方法之一是：将大火蔓延线路前的一片树木砍掉。 原理：隔离可燃物。
（4）酒精在桌上燃烧，用湿沫布盖灭。 原理：隔绝空气，使可燃物的温度低于着火点。
（5）将沙土铺在燃烧的化学药品上。 原理：隔绝空气。
（三）易燃物和易爆物的安全知识
1. 什么是爆炸现象呢？
可燃物在有限的空间内，急剧地燃烧，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。
2. 可能发生爆炸的物质：可燃性气体、粉尘。（面粉、煤粉）
实验：金属罐和小塑料瓶的底侧各打一个比橡皮管外径略小的小孔。连接好装置，在小塑料瓶中放入面粉，点燃蜡烛，用塑料盖盖住罐（如图I、II所示）。从橡皮管一端鼓入大量的空气（人距离该装置远一些），使面粉充满罐，观察现象并分析原因。
现象：面粉被空气鼓起成粉尘，充满金属罐，面粉尘被点燃的烛焰点燃，发生爆炸，塑料盖被弹起。
分析：可燃物与氧气接触面积越大，燃烧就愈剧烈。所以油库、面粉加工厂、纺织厂、矿井等地方的空气中常混有可燃性的气体或粉尘，它们接触到明火，就有发生爆炸的危险。
3. 在生产、运输、使用和贮存易燃物和易爆物时，必须严格遵守有关规定，绝不允许违章操作。
课题2 燃料和热量
［教学目标］
1. 了解几种化石燃料的主要成分。合理开采和节约使用化石燃料的重要性。
2. 了解化学反应中的能量变化。
［教学过程］
许多物质都能发生燃烧反应，从最早使用的柴草、到煤、石油和天然气发展至今的许多新型燃料，燃料的燃烧在人类社会的发展过程中起着相当重要作用。
（一）化石燃料
煤、石油、天然气被称为化石燃料。
煤的形成：植物被埋于土中，经长期复杂变化形成。
石油和天然气的形成：是由生物的遗骸被泥沙掩埋后经长期复杂变化形成。
化石燃料是不可再生的能源。
1. 煤和石油
（1）煤：是复杂的混合物。
将煤干馏，可以使煤分解成许多有用的物质，如焦炭、煤焦油、煤气等。
煤气主要成分：等。
煤可作为燃料或综合利用。
（2）石油：是粘稠的液体，含C、H元素为主，是混合物。
石油分馏可得到不同产品，可综合利用。
石油炼制可得：溶剂油、汽油、煤油、柴油、石蜡等。
2. 天然气：
天然气主要成分：CH4 无色气体 具有可燃性
反应原理：
产生淡蓝色火焰，生成使澄清石灰水变浑浊的气体。
科学家发现海底埋藏着大量—“可燃冰”，即甲烷水合物，它将成为替代化石燃料的新能源。
（二）化学反应中的能量变化
人们使用化石燃料，是利用它燃烧产生的热量，那么，是不是只有通过燃料燃烧才能得到热量呢？
1. 化学反应中的能量变化
实验：在一支试管中加入几小段镁条，再加入5mL盐酸，观察现象，并用手触摸试管外壁。
现象：产生大量气泡
手的感觉：有热量产生
分析：化学变化过程中，生成新物质同时拌随能量发生
能量的变化，通常表现为热量的变化，这种现象常叫做放热反应，或吸热反应。
人类需要的大部分能量是化学变化产生的。例如生活燃料的使用，或利用化学能转变为电能、机械能等。
2. 提高燃料的燃料利用率
①燃烧时要有足够多的空气。
②燃料与空气要有足够大的接触面。
燃料燃烧不充分，产生热量少。浪费资源，而且还会产生大量CO等物质，污染空气。
课题3 使用燃料对空气的影响
［教学目标］
1. 对化石燃料对环境的影响的了解；
2. 了解开发清洁燃料及各种新能源。
［教学过程］
（一）燃料燃烧对空气的影响
1. 煤的燃烧
煤燃烧会排放出等污染物，这些气体溶于雨水，会形成酸雨，严重损害人体健康，影响作物生长，毁坏建筑物，破坏生态平衡。
2. 汽车用燃料的燃烧
目前汽车主要使用汽油、柴油。会产生污染物有CO，C、H化合物，N氧化物，含Pb化合物，烟尘等。
减少汽车尾气对空气的污染，可采取哪些措施。
①改进发动机结构，使燃烧更充分。 ②使用催化净化装置，使有害气体转化为无害气体（或物质）。
③使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。 ④禁止没达标的非环保汽车上路。 ⑤使用清洁燃料。
（二）使用和开发新的燃料及能源
1. 乙醇
燃烧原理：
在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料，可减少汽车污染。
2. 氢气
无毒、无污染，最清洁的燃料，
H2将成为主要能源之一。
现代社会对能量需求越来越大。目前人们正在利用和开发新能源，如太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能等。这些能源的利用，不仅部分解决化石能源面临耗尽的危机，还可以减少对环境的污染。
【模拟试题】（答题时间：80分钟）
课题1 燃烧和灭火
一、选择题：
1. 使物质燃烧应具备的条件是（ ）
A. 只要有充足的氧气 B. 只要是可燃物质
C. 只要是可燃物达到了一定的温度 D. 可燃物达到一定的温度，并有充足的氧气
2. 蜡烛燃烧更旺的是（ ）
A. 蜡烛放在氧气里 B. 蜡烛放在空气里 C. 点燃的蜡烛放在空气里 D. 点燃的蜡烛放在氧气里
3. 向沸水中加入一块白磷，白磷不能燃烧的原因是（ ）
A. 没有点燃 B. 温度没有达到着火点 C. 未与氧气接触 D. 水的温度太低
4. 如果在太空的国际空间站里划燃火柴，火焰会立即熄灭，这是由于（ ）
A. 氧气不够 B. 空间站里温度太低 C. 在失重的情况下，空气不对流 D. 达不到着火点
5. 烧木柴时，通常把木柴架空一些才能燃烧更旺，这是因为（ ）
A. 木柴是可燃物 B. 温度易达到着火点 C. 散热的速率快 D. 使木柴和空气充分接触
6. 在实验室里，通常将白磷浸没在水中保存，其目的是（ ）
A. 降低白磷的温度 B. 防止白磷与空气接触 C. 使白磷与水结合成稳定物质 D. 将白磷浸没而不易着火
7. 下列情况下，白磷（着火点40℃）能发生燃烧的是（ ）
A. 白磷放入70℃的水中 B. 白磷放入20℃的水中并通入氧气
C. 白磷放入70℃的水中并通入氧气 D. 白磷放入20℃的水中
8. 实验时不小心碰倒酒精，酒精灯在桌面上燃烧起来，这时最简便的扑灭方法是（ ）
A. 用书本扑灭 B. 用湿抹布盖灭 C. 用沙土盖灭 D. 用泡沫灭火器喷灭
9. 食油在锅里着火，熄灭的最简便的方法是（ ）
A. 用水浇 B. 把锅移离火源 C. 盖严锅盖 D. 用灭火器扑灭
10. 住宅和商场等地发生火灾，消防人员用高压水枪灭火，水在灭火中最主要作用是（ ）
A 降低燃烧物的着火点B 隔绝空气中的氧气C降低温度到燃烧物着火点以下D水分解出不能助燃的物质
11. 1992年海弯战争期间，科威特大批油井被炸起火燃烧，我国救援人员在灭火工作中做出了贡献。下列措施不能考虑用于油井灭火的措施是（ ）
A. 设法阻止石油喷射 B. 设法使火焰隔绝空气 C. 设法降低石油的着火点 D. 设法降低油井口的温度
12. 扑灭图书馆图书失火应用的灭火器是（ ）；扑灭加油站里汽油失火应用的灭火器是（ ）
A. 泡抹灭火器 B. 干粉灭火器 C. 液态二氧化碳灭火器
13. 点燃四支蜡烛，放在如下四只烧杯的环境中（图1），其中燃烧持续时间较长的是（ ），持续时间最短的是（ ）
图1
14. 通常的火灾是用水扑灭的，对此种解释错误的是（ ）
A. 水变成水蒸气而吸热，有助于温度迅速地降低到可燃烧物的着火点以下；
B. 水能起到可燃物与空气隔绝的作用 C. 水能降低可燃物的着火点；
D. 水能直接地降低正在燃烧的物质的温度，最终使温度达到可燃物的着火点以下。
二、填空题
1. 燃烧是可燃物与__________发生的一种__________、__________剧烈的__________反应。
2. 一般情况下，使可燃物质着火燃烧所需的__________，叫着火点。
3. 燃烧应同时具备的三个条件是（1）__________；（2）__________；（3）__________。
4. 把一小块白磷放入试管里的热水中，白磷__________（填“能”或“不能”）燃烧；往热水中的白磷附近通氧气，白磷__________，这是因为______________________________
____________________________________________________________
5. 常见的灭火器有__________、__________、__________。
6. 试分析下列灭火实例的原理，并根据此原理再举一个实例。
（1）炒菜时油锅中的油不慎着火，可用锅盖盖灭；
原理：__________________________________________________。
再举一例：__________________________________________________。
（2）堆放杂物的纸箱着火时，可用水扑灭；
原理：__________________________________________________。
再举一例：__________________________________________________。
（3）扑灭森林火灾的有效方法之一，是将大火蔓延线路前的一片森林砍掉
原理：__________________________________________________。
再举一例：__________________________________________________。
7. 熄灭蜡烛火焰最简便方法是____________________；熄灭酒精灯火焰的规范操作方法是____________________。这两种方法的主要原理分别是__________、____________________。
8. 将质量相同的两份同种煤粉，一份紧密堆放，另一份成蜂窝状，同时加热点燃，__________的燃烧比__________燃烧的要剧烈。可见，可燃物燃烧时与氧气的__________，__________，燃烧得越剧烈。
三、问答题：
1. 火灾会给人类的生命和财产造成巨大损失，如果我们的住房室内着火，是否要打开所有门窗？为什么？从火灾中逃出时，常用湿毛巾捂住鼻子和嘴，其主要原因是什么？
2. 要使煤炉中的煤烧得更旺，可以将煤粉碎，也可以鼓入大量的空气。请你用学过的知识加以解释。
课题2 燃料和热量
一、选择题
1. 下列关于石油性能的叙述，不正确的是（ ）
A. 石油是黑色或深棕色、常带有绿色或蓝色荧光的粘稠液体
B. 有特殊气味 C. 不溶于水，密度比水大 D. 没有固定的熔点和沸点
2. 大庆开采出来的石油（原油）没有固定的沸点。在分馏塔中给石油加热，不同温度时分别有液体汽化出来，再冷凝分离，这种操作称为分馏。石油分馏可得溶剂油、汽油、煤油、柴油等，由此可判断，石油是（ ）
A. 化合物 B. 纯净物 C. 单质 D. 混合物
3. 下列变化是化学变化的是（ ）
A. 石油蒸馏 B. 煤干馏 C. 干冰升华 D. 煤燃烧
4. 把煤隔绝空气加强热，不能得到下列物质中的（ ）
A. 焦炭 B. 水煤气 C. 煤焦油 D. 焦炉气
5. 不是从石油中分馏出来的是下列中的（ ）
A. 煤焦油 B. 汽油 C. 柴油 D. 煤油
6. 不属于自然界中的化石燃料的是（ ）
A. 煤 B. 石油 C. 酒精 D. 天然气
7. 2001年11月，武汉市正式启动“川气入汉”工程，预计三年后四川忠县地下蕴藏的优质可燃性气体，通过703km输气管道输送到武汉地区。这里所指的“川气”主要成分是（ ）
A. CO B. H2 C. CH4 D. O2
8. 点燃某气体后，在火焰上方罩一冷而干燥的烧杯，烧杯内壁有水出现，把烧杯迅速倒过来，立即向杯内注入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊，该气体可能是（ ）
A. CH4 B. H2 C. CO D. CO和H2混合气
9. 下列物质在点燃前不需验纯的是（ ）
A. 氢气 B. 硫 C. 一氧化碳 D. 甲烷
10. 点燃下列混合气体时，可能发生爆炸的是（ ）
A. CO和CO2 B. CH4和O2 C. CO2和N2 D. CO和CH4
二、填空题
1. 天然气的主要成分是___________。可燃冰是___________，外观像___________，它可成为替代_________________________________的新能源。
2. 甲烷化学式___________，俗称___________通常是___________色、___________味的气体，比空气的密度_______________，___________溶于水。煤矿的矿坑里常含有___________。
3. 甲烷能燃烧，在点燃之前一定要______________________，纯净的甲烷在空气中燃烧的现象是____________________________________________，化学方程式为___________
_________________________________。
4. 生活中经常使用三大化石燃料为___________、___________、___________，其中___________是工业的粮食，___________是工业的血液，它们是___________能源。
5. 煤是复杂的混合物，主要含___________元素，此外还含有少量的___________等元素。石油也是复杂的___________，主要含有_________________________________两种元素，同时还含有___________等元素。
6. 煤隔绝空气加强热，可分解得到许多有用物质，如___________、______________________，这是___________变化。如若将石油炼制，利用它各成分的___________不同，采用___________方法，可得到___________、___________、___________、___________、___________等等不同产品，此过程为___________变化。
7. 煤气作为生活燃气，它的主要成分为___________，城镇民用的罐装“煤气”，罐中所装的是___________。
8. 把煤隔绝空气加强热就可使煤分解，生成的固体A是___________，生成的液体B是___________，生成的气体C是___________，A可作___________，B是重要的___________，C则是重要的___________，这样煤就得到综合利用。
三、问答题：
汽油、煤油、柴油等燃料都是有机物，它们都是从石油中提炼出来的。一些骗子声称：他们发明了一种试剂，只要在水中加入少量这种试剂，就可以使普通的水变成燃料油，从而解决世界性的能源问题。请依据化学反应的实质驳斥这种谎言的荒谬之处。
课题3 使用燃料对环境的影响
一、选择题
1. “厄尔尼诺”现象产生的原因之一是大气中的二氧化碳剧增，为减缓此现象，最理想的燃料是（ ）
A. 优质煤 B. 天然气 C. 汽油 D. 氢气
2. 国家决定推广乙醇汽油的应用。所谓乙醇汽油就是在汽油中加入适量乙醇混合而成的一种燃料。下列叙述错误的是（ ）
A. 乙醇汽油是一种新型化合物 B. 汽车使用乙醇汽油能减少有害气体的排放
C. 用石油可以制得汽油 D. 用玉米、高粱发酵可制得乙醇
3. 下列物质燃烧产物不会污染空气的是（ ）
A. 煤 B. 柴油 C. 氢气 D. 硫
4. 含有硫的煤，在火炉中如果不完全燃烧，则排放出能污染空气的有害气体是（ ）
A. SO2和CO2 B. CO2 C. CO D. SO2和CO
5. 大量燃烧矿物燃料、交通工具和工厂排出的废气，进入空气会造成如下严重后果：①损害人体健康；②影响作物生长；③自然资源被破坏；④建筑物被破坏。其中主要是（ ）
A. ① B. ①② C. ①②③ D. ①②③④
6. 在中央电视台发布的重点城市空气质量日报中，可看到造成空气污染的首要污染物是可吸入颗粒物和二氧化硫。下列对其形成主要原因的分析不合理的是（ ）
A. 环境绿化不好，粉尘随风飘扬 B. 生活和生产中燃烧煤炭 C. 硬化路面 D. 机动车排放尾气
7. 某环境监测兴趣小组的同学，描绘该市中心地区空气中一氧化碳含量的变化曲线，如图2所示，横坐标表示北京时间（0时～24时），纵坐标表示一氧化碳含量。你认为较符合实际的是（ ）
图2
二、填空题
1. 高粱、玉米和薯类等经过发酵、蒸馏，可得到乙醇，乙醇属于__________能源，欲称__________，化学式为__________，完全燃烧的化学方程式为__________，如若在汽油中加入适量的__________作为汽车燃料，可节省__________，促进__________，也可减少__________。
2. 氢气__________、__________、__________，因此氢气被认为是清洁的燃料，虽暂时还不能广泛使用，但随着科技的发展，它终将会成为__________。
3. 目前，人们正在利用和开发其他新能源，如__________、__________、__________、__________、__________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。
4. 我国天然气资源有60%分布在中西部地区，党中央提出开发大西北的战略计划中就有一项“西气东输”工程，该工程将天然气从新疆塔里木输送到上海西部，这项工程完成后，我国东部沿海地区将用天然气作为主要燃料，天然气的主要成分为__________，其燃烧的化学方程式为__________。
5. 根据下列城市天气预报，推断易形成酸雨的城市是（ ）
二氧化硫 一氧化碳 氮氧化物 臭氧 可吸入颗粒
A 89 60 37 38 29
B 23 40 80 42 33
C 32 25 18 30 80
D 20 24 28 26 11
6. 近年来，我国许多城市禁止使用含铅汽油，其主要原因是（ ）
A. 提高汽油燃料效率 B. 降低汽油成本 C. 避免铅污染空气 D. 铅资源缺乏
三、问答题：
1. 为了减少汽车尾气对空气的污染，目前在燃料使用和汽车制造技术方面都采取了哪些措施？
2. 资料显示，我国北方地区冬天空气中的二氧化硫增多，这是什么原因？应采取什么措施？请提出两条切实可行的建议。
【试题答案】
课题1 燃烧和灭火
一、选择题：
1. D 2. D 3. C 4. C 5. D 6. B 7. C 8. B 9. C 10. C 11. D 12. BC 13. BD 14. C
二、填空题：
1. 氧气 发光 放热 氧化 2. 最低温度 3. （1）可燃物；（2）与氧气充分接触；（3）温度达到着火点
4. 不能 燃烧 白磷与氧气接触，且热水的温度达到了白磷的着火点
5. 泡沫灭火器 干粉灭火器 液态二氧化碳灭火器
6. （1）原理：隔绝空气，使燃烧停止。 再举一例：用沙土盖灭酒精着火。
（2）原理：降温到着火点以下，终止燃烧。 再举一例：燃油着火，可以喷洒干冰降温灭火。
（3）原理：清除可燃物，阻止燃烧蔓延。 再举一例：将火灾区的可燃物、木材等转移到安全地带。
7. 吹灭 用灯帽盖灭 降温到着火点以下 隔绝空气 8. 蜂窝状的煤粉 紧密堆放的煤粉 接触面积越大
三、问答题：
1. 不能打开门窗，若打开，使促使空气流通，提供更多氧气，使火势蔓延，防止烟尘呛入人体内，使人窒息或中毒。
2. 将煤粉碎后，能增加与氧气的接触面积，鼓入大量空气，会使由于煤燃烧而变得氧气浓度较低的空气换为新鲜空气，使氧气浓度增大，利于煤的燃烧。
课题2 燃料和热量
1、 选择题
1. C 2. D 3. BD 4. B 5. A 6. C 7. C 8. AD 9. B 10. B
二、填空题
1. 甲烷 甲烷水合物 冰 化石燃料 2. CH4 天然气 无 无 小 难 甲烷
3. 检验纯度 安静地燃烧 产生明亮的蓝色火焰
4. 煤 石油 天然气 煤 石油 非再生 5. 碳、氢；氮、硫、氧；混合物；碳、氢；硫、氧、氮
6. 焦炭 煤焦油 煤气 化学沸点 分馏 汽油、煤油、柴油、溶剂油、润滑油 物理
7. H2、CH4、CO 液化石油气 8. 焦炭 煤焦油 煤气 治金工业原料 化工原料 燃料
三、问答题：
答：化学反应的过程是：参加反应的各物质的原子种类没有改变，原子数目没有增减，只是原子重新组合，生成新的物质，在化学反应中不会生成新元素。所以说在水中加入少量试剂，就可以使水变成燃料油是荒谬的。
课题3 使用燃料对环境的影响
一、选择题
1. B 2. A 3. C 4. D 5. D 6. C 7. B
二、填空题
1. 可再生 酒精 乙醇 石油资源 促进农业生产 汽车尾气污染 2. 本身无毒 极易燃烧 燃烧产物是水 主要能源之一 3. 太阳能 核能 风能 地热能 潮汐能 4. 甲烷 5. AB 6. C
三、问答题：
1. 答：（1）改进发动机燃烧方式，以使汽油能充分燃烧； （2）使用催化净化装置； （3）使用无铅汽油，禁止含铅物质排放； （4）在管理上加大检测尾气的力度，禁止没达到环保标准的汽车上路。
2. 答：北方寒冷地区，用煤做取暖燃料，煤中含有硫元素，生成SO2气体，使空气中SO2含量增多。
措施：（1）开发新能源，用于取暖;（2）煤经脱硫加工，减少SO2生成;（3）把生成的废气经处理再排空。
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