第14讲　化学与能源和资源的利用.doc

化学 河南专用 第 14 讲　化学与能源和资源的利用 知识结构 知识梳理 考点 1 燃烧与灭火 1. 燃烧 (1) 定义：通常情况下 ， 可燃物与 ________ 发生的一种发光、放热的剧烈的 ________ 反应。 【 特别提醒 】 ① 燃烧并不是一定有氧气参加 ， 如氢气可以在氯气中燃烧 ； 镁可以在二氧化碳中燃烧 ； ② 缓慢氧化是进行得很慢 ， 不易被察觉的氧化反应 ， 如动植物的呼吸 ， 钢铁生锈等 。 氧气 氧化 (2) 燃烧的条件 燃烧需要三个条件： 燃烧条件示意图 (3) 燃烧条件的探究 ( 详见实验突破 ) 可燃物 氧气 ( 或空气 ) 最低温度 着火点 2. 灭火的原理及方法 (1) 原理：破坏 ________ 的条件。 (2) 方法 【 温馨提示 】 着火点是物质的固有属性 ， 一般不可变 ； 不能通过降低可燃物的着火点来灭火 ， 只能把温度降到可燃物的着火点以下 。 燃烧 可燃物 空气 ( 或氧气 ) 着火点 (3) 生活中常见的灭火措施 ① 油锅着火 ， 用锅盖盖灭 —— 隔绝空气 ② 电器着火 ， 先切断电源再灭火 —— 隔绝氧气 ③ 酒精灯被打翻在实验台着火时 ， 立即用湿抹布盖灭 —— 隔绝氧气 ④ 森林着火 ， 设置隔离带 —— 消除可燃物 ⑤ 楼房着火 ， 高压水枪喷水 —— 使温度降到着火点以下 (4) 常见灭火器的原理及其适用范围 常见灭火器 原理 适用范围 干粉灭火器 隔绝空气 扑灭一般火灾及油 、 气等燃烧引起的失火 二氧化碳灭火器 降温 ； 隔绝空气 扑灭图书 、 档案 、 贵重设备 、 精密仪器的失火 泡沫灭火器 ( 水基型灭火器 ) 隔绝空气 扑灭汽油 、 柴油 、 木材 、 棉布等引起的失火 高压水枪 降温至可燃物的着火点以下 一般火灾 1. 爆炸： 可燃物在有限空间急速燃烧而在短时间内产生大量气体和热所发生的现象。 2. 一些与燃烧和爆炸有关的图标 考点 2 易燃易爆物的安全常识 3. 与燃烧、爆炸有关的安全常识 (1) 室内起火应用湿毛巾捂住口鼻蹲下靠近地面或沿墙壁跑离着火区。 (2) 煤气泄漏需 ________________________ 。 (3) 使用燃煤炉子取暖要注意 ______________ 。 (4) 加油站、油库、面粉加工厂、纺织厂和煤矿的矿井内一定要注意 ______________ 。 (5) 进入枯井或深洞时应 ______________ 。 关闭阀门并轻轻开窗通风 通风 严禁烟火 做灯火试验 【 特别提醒 】 ① 点燃可燃性气体前一定要验纯 ； ② 可燃性气体 、 粉尘等遇明火会急速地燃烧 ， 在有限的空间内聚积大量的热 ， 使气体急速膨胀而引起爆炸 。 因此 ， 在空气中分散有可燃性气体 、 粉尘的场所应严禁烟火 、 电火花 ， 以免引起火灾 ， 同时要贴上相应的标志 ； ③ 易燃 、 易爆物遇到明火 、 高温或撞击时极易燃烧或爆炸 。 因此 ， 在生产 、 运输 、 使用和贮藏易燃 、 易爆物时绝对禁止违章操作 。 考点 3 燃料的合理利用与开发 2. 化石燃料的利用 化石燃料包括煤、石油和天然气等。化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的 ， 是不可再生能源。 主要成分 主要用途 主要污染 煤 主要含有碳元素 “ 工业的粮食 ” ； 燃料 ； 提取煤气 、 煤焦油等 燃烧时会产生多种有害气体 ( 如 SO 2 、 NO 2 、 CO 等 ) 、 固体废弃物以及余热等 。 其中 SO 2 、 NO 2 溶于雨水会形成 “ 酸雨 ” 石 油 主要含碳 、 氢两种元素 “ 工业的血液 ” ； 提取汽油 、 柴油等 天 然 气 甲烷 (CH 4 ) 燃料 ， 其燃烧的化学方程式 ________________________________________________________________________ 较清洁 ， 几乎无污染 (1) 三大化石燃料 【 特别提醒 】 ① 煤的综合利用 ， 是将煤隔绝空气加强热使之分解成许多有用的物质 ， 此过程为 化学变化 ； ② 石油的炼制是利用石油中各成分沸点的不同 ， 将它们分离 ， 此过程属于 物理变化 。 (2) 燃料充分燃烧的条件 ① 燃料燃烧时要有足够的空气 ， 如做饭时 ， 调节燃气灶或煤炉的进风口等； ② 燃料与空气 ( 或氧气 ) 要有足够大的接触面积 ， 如工业燃煤时 ， 常将煤块粉碎成煤粉等。 3. 使用燃料对环境的影响 (1) 煤燃烧时产生的主要污染物有二氧化硫、氮的氧化物 ， 它们是形成酸雨的主要气体。 (2) 汽车燃料燃烧产生的主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物及碳粒、尘粒等排放到空气中形成浮尘。 (3) 使用乙醇汽油作车用燃料的优点：可适当节省石油资源；减少汽车尾气对空气的污染。 (4) 减少汽车尾气污染的方法 ① 改进发动机的燃烧方式 ， 使汽油能充分燃烧； 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 ， 禁止含铅物质排放； ④ 加大尾气检测力度 ， 禁止没达到环保标准的汽车上路。 4. 新能源 (1) 乙醇：俗名 ________ ， 化学式 ________ ， 易燃 ， 燃烧产物为 H 2 O 和 CO 2 ， 对环境无污染 ， 被称为 “ 绿色能源 ” ， 属于可再生能源。乙醇燃烧的化学方程式为 ____________________________ 。 (2) 氢气 ① 物理性质：氢气是一种 ________ 色、 ________ 臭、 ________ 溶于水 ， 密度比空气 ________ 的气体 ( 相同条件下密度最小 ) 。 ② 化学性质 Ⅰ . 可燃性： _______________________________________( 化学方程式 ) 。 酒精 C 2 H 5 OH 无 无 难 小 【 注意 】 不纯的氢气在空气中燃烧可能会发生爆炸 。 点燃任何可燃性气体之前都必须检验气体的纯度 ， 以防发生爆炸 。 Ⅱ . 还原性 (H 2 还原 CuO ) ： ____________________________( 化学方程式 ) 。 ③ 优点：氢气作为高能燃料具有的优点是 ____________________________________ 。 燃烧热值高，产物是水，对环境无污染 ④ 氢气的实验室制取 a. 反应原理： Zn ＋ H 2 SO 4 === ZnSO 4 ＋ H 2 ↑ b. 制取装置： c. 气体的收集：氢气是密度最小的气体 ， 难溶于水 ， 所以收集氢气可采用向下排空气法或排水法。 (3) 其他新能源：太阳能、风能、潮汐能、生物质能和核能等。 类型 1 燃烧与灭火 【 例 】 (2017 枣庄 ) 在毕业联欢晚会上 ， 某同学表演了精彩魔术 —— “ 烧不坏的布手帕 ” 。他先将布手帕放入白酒中浸透 ， 后取出轻轻挤干 ， 再用坩埚钳夹住 ， 从下方点燃 ， 待火焰熄灭后 ， 布手帕依然完好。下列说法正确的是 ( 　　 ) ( 导学号　 12604101 ) A. 布手帕不是可燃物 ， 不能燃烧 B. 空气不充足 ， 布手帕不会燃烧 C. 布手帕被白酒浸湿 ， 导致着火点降低 D. 白酒中水蒸发时吸热 ， 温度达不到布手帕着火点 D 及 时 练 习 1. (2017 河南说明与检测 ) 一种风力灭火机可喷出类似十二级台风的高速空气流将火吹灭 ， 其灭火原理是 ( 　　 ) A. 隔绝氧气 B. 吹走可燃物 C. 降温到着火点以下 D. 降低可燃物的着火点 C 2. (2017 广西四市联考 ) 下列有关燃烧、灭火的分析 ， 错误的是 ( 　　 ) A. 火上浇油 —— 增加可燃物 B. 釜底抽薪 —— 移走可燃物 C. 吹灭蜡烛 —— 降低着火点 D. 油锅着火用锅盖盖灭 —— 隔绝空气 C 3. (2017 宜宾 ) 下列有关燃烧和灭火的说法正确的是 ( 　　 ) ( 导学号　 12604102 ) A. 燃烧必须有氧气参与 B. 温度达到可燃物的着火点即可燃烧 C. 煤气泄漏 ， 应先打开排气扇换气 D. 实验桌上少量酒精着火 ， 立即用湿布盖灭 D 4. (2017 河南说明与检测 ) 下列灭火方法中 ， 利用 “ 降低温度到可燃物着火点以下 ” 这一原理的是 ( 　　 ) A. 熄灭酒精灯时 ， 用灯帽盖灭 B. 堆放杂物的纸箱着火时 ， 可用水浇灭 C. 炒菜时油锅中的油不慎着火 ， 可用锅盖盖灭 D. 扑灭森林火灾时 ， 将大火蔓延路线前的一片树木砍掉 B 5. (2017 雅安 ) 目前 ， 许多烧烤店都改用机制炭作燃料 ， 引燃机制炭可以使用固体酒精 ， 盖灭机制炭可以使用炭灰 ， 下列有关说法错误的是 ( 　　 ) A. 酒精的燃烧会升高机制炭的着火点 B. 炭灰可以隔绝空气而使机制炭熄灭 C. 酒精的燃烧是为了升高温度 D. 机制炭做成空心可以增大与空气的接触面积 A 6. 近年来 ， 公交车起火事件时有发生。在成都市的一次公交车燃烧事故的原因调查中 ， 多项证据显示 ， 有人携带汽油上车。 (1) 当空气中悬浮着一定量的汽油时 ， 一个小火星就足以使其燃烧 ， 这说明汽油的着火点较 ________( 选填 “ 高 ” 或 “ 低 ” ) 。 (2) 加油站必备的消防用品之一是沙子 ， 用沙子灭火的原理是 ________________ 。 低 隔绝空气或氧气 7. 燃烧是人类最早利用的化学反应。 (1) 为了使煤燃烧更充分 ， 往往将大块的煤粉碎 ， 这样做的目的是什么？ (2) 燃烧的蜡烛可以用嘴吹灭 ， 其原理是什么？ (3) 工业上用于炼铁的矿石是赤铁矿 ， 炼铁过程中焦炭的作用是什么？ 增大和氧气的接触面积。 降低可燃物温度至着火点以下。 提供反应所需热量和还原剂一氧化碳。 类型 2 化石燃料与开发新能源 【 例 】 (2017 邵阳 ) 2017 年 5 月 18 日 ， 中国又创下一项世界第一 ， 在我国海域试开采可燃冰获得成功。预计在 2030 年以前可燃冰资源会得到商业性开发利用 ， 将在一定程度上缓解化石能源面临被耗尽的危险。可燃冰中的主要可燃成分是甲烷。 (1) 目前使用的主要化石燃料有煤、 ________ 和天然气等。 (2) 甲烷燃烧的化学方程式是 ___________________________________________________ 。 (3) 可燃冰属于未来的新能源 ， 下列不属于新能源是 ________( 填序号 ) 。 A. 汽油　 B. 太阳能　 C. 氢能　 D. 核能 石油 A 及 时 练 习 1. 从环境保护的角度考虑 ， 下列燃料中最理想的是 ( 　　 ) A. 氢气　 B. 汽油　 C. 煤　 D. 天然气 A 2. (2017 枣庄 ) 2017 年 5 月 18 日 ， 我国首次在南海神狐海域试采 “ 可燃冰 ” ( 天然气水合物 ) 成功。下列关于 “ 可燃冰 ” 说法正确的是 ( 　　 ) A. “ 可燃冰 ” 外形像冰 ， 是天然气冷却后得到的固体 B. “ 可燃冰 ” 燃烧后几乎不产生残渣和废气 ， 被誉为 “ 绿色能源 ” C. 通常状况下 ， 天然气和水就能结合成 “ 可燃冰 ” D. “ 可燃冰 ” 储量巨大 ， 属于可再生能源 ( 导学号　 12604103 ) B 3. 下列有关燃料的说法正确的是 ( 　　 ) A. 化石燃料包括煤、石油、水煤气 B. 人类利用的能量全部来自燃料的燃烧 C. 乙醇是一种可再生的较清洁燃料 D. 氢气燃烧容易造成烟尘污染 C 4. 保护地球、防止环境污染是我们的重要职责 ， 合理利用资源是保护地球的重要途径。下列有关能源和环保的说法错误的是 ( 　　 ) A. 太阳能是绿色环保新能源 B. 煤、石油、天然气等化石燃料是不可再生能源 C. 煤完全燃烧后就不会对环境造成污染 D. 倡导低碳生活 ， 绿色出行 C 5. (2017 南阳一模 ) 现代社会对能源的需求量越来越大 ， 能源的开放和利用备受人们关注。化石燃料包括煤、石油和 _______________ ； 炒菜时油锅着火常用锅盖盖灭 ， 其灭火原理是 _____________ ；氢能作为理想能源 ， 重要原因是燃烧产物无污染 ， 请用化学方程式表示 ________________________________________________________________________ 。 天然气 隔绝氧气 6. 能源、环境与人类的生活和社会发展密切相关。 (1) 为减少污染、提高煤的利用率 ， 可将其转化为可燃性气体 ， 此过程可认为是碳与水的反应 ， 其微观示意图如图所示： 置换反应 1∶1 　 2N 2 1. 实验装置 实验燃烧条件的探究 2. 实验现象及分析 (1) 甲装置 ① 铜片上的白磷燃烧 ， 因为白磷是可燃物 ， 与氧气接触且温度达到了着火点。 ② 铜片上的红磷不燃烧 ， 因为温度没有达到红磷的着火点。 ③ 水中的白磷不燃烧 ， 因为没有与氧气接触。 (2) 乙装置：水中的白磷燃烧。 (3) 铜片和水的作用 ① 铜片：传热 ， 利用其导热性。 ② 水：对于薄铜片上的白磷 ， 水的作用是提供燃烧所需的温度；对于水中的白磷 ， 水的作用是隔绝空气 ( 或氧气 ) 和提供燃烧所需的温度。 3. 实验结论 燃烧需要的条件： ① 可燃物、 ② 与 __________________________________________ 接触、 ③ 温度达到 ___________________ ， 三者缺一不可。 4. 实验方法的运用 (1) 对比实验法：甲装置中铜片上的白磷、红磷对比；铜片上的白磷和热水中的白磷对比。 (2) 控制变量法：甲和乙装置将白磷放入水中 ， 隔绝空气 ( 或氧气 ) 。 氧气 ( 或空气 ) 可燃物的着火点 5. 改进思路 让白磷在密闭装置中燃烧 ， 防止对空气造成污染。 【 例 】 (2017 江西 ) 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 ______ ； 酒精灯 燃烧需要可燃物 乒乓球碎片 低 (4) 实验三将燃着的蜡烛放在如图 1 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 2 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% ( 导学号　 12604104 ) 图 2 D 命题点 1 燃烧与灭火 1. (2016 河南 15 题第一 、 二空 2 分 ) 煤在空气中燃烧需满足的条件是 ________________________ ；灯帽盖灭酒精灯的灭火原理 __________________ 。 2. (2015 河南 15 题第二空 1 分 ) 消防队员常用高压水枪灭火 ， 其灭火原理是 ____________________________________ 。 3. (2012 河南 14 题第一空 1 分 ) 可燃物燃烧除需要氧气外 ， 还需要满足的条件是 ____________________________ 。 温度达到煤的着火点 隔绝氧气 ( 或空气 ) 降低温度至可燃物的着火点以下 温度达到可燃物的着火点 4. [2017 河南 25 题 ( 1) ② 题 1 分 ] 化学是以实验为基础的科学 ， 实验是科学探究的重要手段。 (1) 某化学兴趣小组的同学利用下图微型实验装置进行探究实验。 ② 挤压右滴管并微热燃烧管 ， 白磷燃烧而红磷不燃烧 ， 由此可说明燃烧需要什么条件？ ( 导学号　 12604105 ) 温度达到可燃物的着火点，可燃物与氧气接触。 1. (2015 河南 15 题第一空 1 分 ) 天然气完全燃烧的化学方程式 _______________________________ 。 2. (2013 河南 11 题第一空 1 分 ) 天然气的主要成分是 ______________ 。 3. (2012 河南 14 题第二空 1 分 ) 煤块经粉碎处理后燃烧得更快、更充分 ， 这是因为 _______________________________ 。 命题点 2 化石燃料的利用及对环境的影响 甲烷 ( 或 CH 4 ) 增大了煤与氧气的接触面积 1. (2016 河南 15 题第三空 1 分 ) 氢气燃烧的化学方程式为 __________________ 。 2. (2015 河南 15 题第三空 1 分 ) 氢气作为燃料的优点是 _______________________________________( 答出一点即可 ) 。 3. (2012 河南 11 题第一空 1 分 ) 请从氢气、氧气、氮气、二氧化碳中选择适当的物质填空：极易燃烧 ， 被认为是最清洁燃料的是 ________ 。 命题点 3 新能源的利用和开发 产物不污染环境 ( 或燃烧的热值高等 ) 氢气 4. [2014 河南 19(2) 题 1 分 ] 能源是人类生存和发展的基础。 (2) 氢能源已被广泛关注。氢气作燃料的优点是什么？ ( 答出一条即可 ) 氢气的燃烧产物是水，无污染