1 / 8 第四章：燃料及其燃烧 第一节 燃烧与灭火 第二节 碳 第 1 课时 碳单质 第 2 课时 CO2和 CO 的性质 第三节 二氧化碳的实验室制法 第四节 化学燃料 考点一：燃烧和灭火 一、燃烧 1、概念：可燃物与空气中氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。 2、条件： （1）可燃物（2）氧气（或空气） （3）温度达到着火点（三者缺一不可，否则不能燃烧） 如右图所示：A、薄铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧，说明了燃烧需要温度达到着火点； B、薄铜片的白磷燃烧而水中的白磷不燃烧，说明了燃烧需要氧气 白磷的着火点低，应贮存在装有水的试剂瓶中 3、 燃烧与缓慢氧化的比较 相同点：都是氧化反应、都放热； 不同点：前者发光、反应剧烈，后者不发光、反应缓慢 二，爆炸，燃烧与缓慢氧化的联系与区别 概 念 发生条件 防范措施 燃 烧 可燃物与氧气发生的一种发光、 发热的剧烈的氧化反应 可燃物； 与空气或氧气接触；温度达到着火点 可燃物与其他物品隔离；与空气隔离； 降低温度至着火点以下 爆 炸 可燃物在有限的空间内发生急剧燃烧，短时间内积聚大量的热，使气体体积迅速膨胀而引起爆炸 剧烈燃烧；有限空间 严禁烟火 缓慢氧化 反应进行得很慢，甚至不易察觉的氧化反应 与空气或氧接触 可能是化学变化（火药爆炸）也可能是物理变化（车胎爆炸） 化学变化的爆炸：可燃物在有限空间内急速燃烧，放出的热使气体的体积迅速膨胀 可燃性气体（氢气、一氧化碳、甲烷）或粉尘（面粉、煤粉）与空气或氧气混合，遇到明火可能会发生爆炸；可燃性气体在点燃或加热前都要检验纯度,以防止发生爆炸的危险 油库、面粉加工厂门口贴有“严禁烟火”的标志：空气中常混有可燃性气体或粉尘，接触到明火，就有发生爆炸的危险 可燃物与氧气的接触面积越大，燃烧越剧烈 三，灭火的原理和方法 1、燃烧的条件决定着灭火的原理，只要破坏燃烧的任何一个条件， 就可以达到灭火的目的 2、灭火的原理： （1）消除可燃物（2）隔绝氧气（或空气） （3）降温到着火点以下。 3、泡沫灭火器：扑灭木材、棉布等燃烧引起的失火。 干粉灭火器：扑灭一般的失火外，还可以扑灭电器、油、气等燃烧引起的失火。 2 / 8 液态二氧化碳灭火器：扑灭图书、档案、贵重设备、精密仪器等处的失火 4、泡沫灭火器的反应原理，利用碳酸钠与浓盐酸迅速反应产生大量的二氧化碳来灭火 化学反应方程式：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2 常见灭火的方法 油锅着火，用锅盖盖灭 电器着火，先应切断电源 煤气泄漏，先应关闭阀门，再轻轻打开门窗，切忌产生火花 酒精在桌面上燃烧，用湿抹布扑盖 扑灭森林火灾，将大火蔓延前的一片树木砍掉 其它：A、生煤炉火时，需先引燃纸和木材，因为纸和木材的着火点比煤低，容易点燃 B、室内起火，如果打开门窗，会增加空气的流通,增加氧气的浓度，反应剧烈，燃烧更旺 C、用扇子扇煤炉火，虽然降低了温度，但没有降至着火点以下，反而增加了空气的流通，所以越扇越旺。用扇子扇蜡烛火焰，虽然增加了空气的流通，但却降低了温度至着火点以下，所以一扇就灭。 考点二：碳和碳的氧化物 （一）碳 一、碳的几种单质（金刚石、石墨、C60） 1、金刚石（C）是自然界中最硬的物质，无色透明，正八面体。可用于制钻石；刻划玻璃、钻探机的钻头（体现了它的硬度大）等。 2、石墨（C）是最软的矿物之一，深灰色，具有金属光泽，细鳞片状的固体，有优良的导电性，润滑性。可用于制铅笔芯（体现它深灰色、质软）、干电池的电极（体现了它的导电性）、电车的电刷（体现了它的导电性，滑腻感、常温下化学性质稳定）、做润滑剂（体现它具有滑腻感）等 金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列不同。 3、无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成 .主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等. 活性炭、木炭具有强烈的吸附性（因为具有疏松多孔的结构），木炭可用于食品、工业产品中除去色素、异味等，活性炭可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。 注意：吸附性是活性炭、木炭的物理性质 4、C60：C60 分子由 60 个碳原子构成的分子，形似足球，结构稳定。 二、.单质碳的化学性质: 同素异形体：相同元素组成，不同形态的单质。（物理性质不同，化学性质相同） 1、常温下的化学性质比较稳定。因此古代用墨书写、绘画的字画保存时间很久,仍不变色。 2、可燃性: 完全燃烧(氧气充足),生成 CO2 : C + O2 CO2 不完全燃烧(氧气不充足),生成 CO：2C + O2 2CO 3、还原性：C + 2CuO 2Cu + CO2 （置换反应） 置换反应：一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。 现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色，产生的的气体能使澄清的石灰水变浑浊。 C 在反应中得到氧元素，发生氧化反应，是还原剂，具有还原性。 点燃 点燃 高温 3 / 8 CuO 在反应中失去氧元素，发生还原反应，是氧化剂。具有氧化性。 小结：还原剂：夺去氧元素的物质，具有还原性。得到氧元素，发生氧化反应。 氧化剂：提供氧元素的物质，具有氧化性。失去氧元素，发生还原反应。 应用：冶金工业：2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2 CCO2 2CO （二）二氧化碳制取的研究 一、实验室制取气体的思路：（原理、装置、检验） （1）发生装置：由反应物状态及反应条件决定： 反应物是固体，需加热，制气体时则用高锰酸钾制O2的发生装置。 反应物是固体与液体，不需要加热，制气体时则用制CO2的发生装置。 （2）收集方法：气体的密度及溶解性决定： 难溶于水用排水法收集 CO 只能用排水法 密度比空气大（或相对分子质量 29）用向上排空气法 CO2只能用向上排空气法 密度比空气小（或相对分子质量29）用向下排空气法 二、实验室制取二氧化碳的方法 1、药品：石灰石与稀盐酸 不能用 H2SO4 与 CaCO3反应的原因： 生成的 CaSO4微溶于水， 会覆盖在 CaCO3表面， 阻止反应的进行。 不能用 HCl 与 Na2CO3反应的原因：Na2CO3易溶于水，与盐酸反应速率快，不利于收集。 2、原理：用石灰石和稀盐酸反应： CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 3、装置图 装置的注意事项：（1）若用长颈漏斗来注入盐酸，长颈漏斗下端必须伸入液面以下 （2）若用试管来装药品，固定试管时，试管口竖直向上，试管底部与铁架台面接触。 4、气体收集方法：向上排空气法（密度比空气大，能溶于水） 5、检验方法：将制得的气体通入澄清的石灰水，如能浑浊，则是二氧化碳。 验满方法：用点燃的木条，放在集气瓶口，木条熄灭。证明已集满二氧化碳气体。 6、二氧化碳的工业制法： 煅烧石灰石： CaCO3 CaO+CO2 生石灰和水反应可得熟石灰：CaO+H2O=Ca(OH)2 （三）二氧化碳和一氧化碳性质 高温 高温 高温 4 / 8 一、二氧化碳的性质 1、物理性质：无色,无味的气体,密度比空气大,能溶于水,高压低温下可得固体-干冰 2、化学性质: 1)一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧，不能供给呼吸 2)与水反应生成碳酸： CO2+H2O=H2CO3 生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红， 碳酸不稳定,易分解 H2CO3 = H2O+ CO2 3)能使澄清的石灰水变浑浊：CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O 用于检验二氧化碳；这也是久置装石灰水的试剂瓶壁有一层白膜的原因。要除去这白膜，用稀盐酸。其原理是 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 4）与灼热的碳反应： C + CO22CO （吸热反应，既是化合反应又是氧化还原反应，CO2是氧化剂，C 是还原剂） 3、 用途： 灭火 （灭火器原理： Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2） 既利用其物理性质 （密度比空气大） ，又利用其化学性质（不能燃烧,也不支持燃烧） 干冰用于人工降雨、制冷剂（利用干冰升华时要吸收大量的热） 温室肥料 做碳酸型饮料（利用二氧化碳能溶于水） 4，二氧化碳对环境的影响：过多排放引起温室效应。 造成温室效应的原因：人类消耗的能源急剧增加，森林遭到破坏 减轻温室效应的措施：减少化石燃料的燃烧；植树造林；使用清洁能源 由于二氧化碳不能供给呼吸但无毒，因此在人群密集的地方注意通风换气 二、一氧化碳 1、物理性质：无色，无味的气体，密度比空气略小，难溶于水 2、有毒：吸进肺里与血液中的血红蛋白结合，使人体缺少氧气而中毒。因此在冬季用煤炉来取暖时，要注意房间的通风和换气。 3、化学性质: 1）可燃性：2CO+O2 2CO2（可燃性气体点燃前一定要检验纯度）发出蓝色火焰 H2和 O2的燃烧火焰是：发出淡蓝色的火焰。 CO 和 O2的燃烧火焰是：发出蓝色的火焰。 CH4和 O2的燃烧火焰是：发出明亮的蓝色火焰。 鉴别：H2、CO、CH4可燃性的气体：看燃烧产物（不可根据火焰颜色） 高温 点燃 5 / 8 （水煤气：H2与 CO 的混合气体 C + H2O H2 + CO） 2）还原性： CO+CuO Cu+CO2 （非置换反应） 应用：冶金工业 现象：黑色的氧化铜逐渐变成光亮红色，产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊。 CO 在反应中得到氧元素,发生氧化反应,是还原剂,具有还原性. CuO 在反应中失去氧元素，发生还原反应，是氧化剂，具有氧化性。 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2（现象：红色粉末逐渐变成黑色，产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊。） H2、CO、C 具有相似的化学性质： A 可燃性 C + O2 CO2 2CO+O2 2CO2 2H2 + O2 2H2O B 还原性 ：H2 CuO Cu + H2O CO+CuOCu+CO2 C + 2CuO 2Cu + CO2 C、H2、CO：在反应中得到氧元素，发生氧化反应，是还原剂，具有还原性 CuO：在反应中失去氧元素，发生还原反应，是氧化剂，具有氧化性 除杂：COCO2 通入石灰水 或氢氧化钠溶液： CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2CO 通过灼热的氧化铜 CO+CuO Cu+CO2 CaOCaCO3只能煅烧（不可加盐酸） CaCO3 CaO+CO2 注意：检验 CaO 是否含 CaCO3加盐酸 ：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 （CO32-的检验：先加盐酸，然后将产生的气体通入澄清石灰水。） 4、一氧化碳与二氧化碳性质不同的根本原因是 1 个二氧化碳分子比 1 个一氧化碳分子多 1 个氧原子， 常见气体的鉴别： 氧气：将带火星的木条伸入集气瓶中，若复燃，则气体是氧气 二氧化碳：将气体通入澄清的石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则气体是二氧化碳 一氧化碳； 将气体点燃， 在火焰上方罩一只干冷的小烧杯， 再翻转烧杯倒入澄清的石灰水， 若有蓝色火焰，小烧杯上无液滴，澄清石灰水变浑浊。则气体是一氧化碳 三，必记化学方程式 CCO ：2CO2 2CO CCO2 2CO CCO2 ：CO2 CO2 C2CuO 2CuCO2 高温 高温 点燃 点燃 点燃 高温 高温 点燃 高温 点燃 高温 6 / 8 3CFe2O3 3CO22Fe COCO2 ：2COO2 2CO2 COCuO CuCO2 3COFe2O3 2Fe3CO2 CO2H2CO3: CO2H2O =H2CO3 H2CO3 CO2 ：H2CO3 =CO2H2O CO2 CaCO3 ：CO2Ca(OH)2 =CaCO3H2O CaCO3 CO2 ：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 CaCO3 CO2CaO 考点三：化学燃料 (一)燃料和热量 一、化石燃料 包括煤、石油、天然气（都是混合物） 是古代生物遗骸经一系列复杂变化而形成的 属于不可再生能源 合理开采，综合利用，节约使用 1、煤 称为“工业的粮食” 组成：主要含碳元素，还含少量的氢、氮、氧、硫等元素 将煤隔绝空气加热（干馏，化学变化） ，得到焦炭（冶炼金属） 、煤焦油（化工原料） 、煤气（主要含氢气、一氧化碳、甲烷） ，用作燃料；煤气泄漏，会使人中毒，有可能发生爆炸 煤燃烧会产生 SO2、NO2等，会形成酸雨 2、石油 称为“工业的血液” 从油井开采出来的石油叫原油，不可以直接做燃料 组成：主要含碳、氢元素 炼制原理：利用石油各成分的沸点不同，通过蒸馏使之分离（物理变化） 石油各产品：汽油、煤油、柴油（作燃料） ；沥青（筑路） ；石蜡（作蜡烛）等 3、天然气（1）主要成分是甲烷 CH4，最简单的有机物，相对分子质量最小有机物 A、甲烷的物理性质：无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。 B、甲烷的化学性质：可燃性 CH42O2 CO2 2H2O （发出蓝色火焰） 注意：1 点燃甲烷前要检验纯度 （2） 、检验某可燃物是否含碳、氢元素的方法：点燃，在可燃物上方罩一个冷而干燥的烧杯，烧杯内壁出现水雾，说明生成了水，证明含有氢元素；把烧杯迅速倒过来，立即注入澄清石灰水，变浑浊，说明生成了二氧化碳，证明含有碳元素。 （如果某可燃物燃烧生成了二氧化碳和水，只能证明一定含碳、氢元素，可 高温 点燃 高温 高温 7 / 8 能含氧元素） （3） 、鉴别氢气、一氧化碳、甲烷：检验燃烧的产物（导出点燃，在火焰上方分别罩一个冷而干燥的烧杯，看烧杯内壁是否出现水雾现象；把烧杯迅速倒过来，立即注入澄清石灰水，看是否变浑浊 （4） 、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，就可产生甲烷。 （5） 、可燃冰：埋藏于海底，可以燃烧，主要成分是甲烷水合物，储量是化石燃料总和的两倍将成为替代化石燃料的新能源，开采时如果甲烷气体大量泄漏于大气中，造成的温室效应将比二氧化碳更严重 （6） 、西气东输：输的是天然气 （7） 、在化石燃料中，天然气是比较清洁的燃料 二、化学变化中的能量变化，能量的变化通常表现为热量的变化 a) 放出热量：燃料燃烧放热（如化石燃料的燃烧） ；不通过燃料燃烧也可放热 Mg+2HCl=MgCl2+H2； CaO+ H2O=Ca(OH) 2 b) 吸收热量： CO 2+C 2CO； Ba(OH)2 + 2NH4Cl = BaCl2+ 2NH3H2O 三、使燃料充分燃烧注意两点：燃烧时要有足够多的空气，燃料与空气有足够大的接触面。燃料不充分燃烧的后果：产生的热量减少，浪费资源，产生大量的CO 等物质污染空气 四、 燃气泄漏报警器安装的位置应根据燃气的密度决定， 如果燃气的密度比空气的大， 则安装在墙壁下方，反之，则安装在上方 （二）使用燃料对环境的影响 一、燃料燃烧对空气的影响 、煤的燃烧。煤燃烧时会产生二氧化硫、二氧化氮等污染物。溶于水，当溶解在雨水中时，就形成了酸雨。 、酸雨的危害：破坏森林、腐蚀建筑物、使水体酸化影响水生生物的生长等 防止酸雨的措施：使用脱硫煤、使用清洁能源等 、汽车用燃料的燃烧。汽油和柴油作为多数汽车的燃料，它们燃烧时产生的尾气中主要含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等大气污染物。 减少汽车尾气对空气污染的措施：改进发动机的燃烧方式，使燃料充分燃烧；使用催化净化装置；使用无铅汽油；使用车用乙醇汽油；汽车用压缩天然气（主要成分是甲烷）作燃料；禁止没有达到环保标准的汽车上路 二、使用和开发新的燃料及能源 1、乙醇 属于绿色能源中的一种，属于可再生能源 由高粱、玉米、薯类等经发酵、蒸馏而得，俗称酒精 可燃性：C2H5OH+3O22CO2+3H2O 被用作酒精灯、火锅、内燃机的燃料 乙醇汽油是混合物，其优点：节省石油资源，减少汽车尾气的污染，促进农业生产 2、氢气 最清洁、最理想的燃料：A、原材料资源丰富，B、放热量多，C、产物无污染。 有可燃性 2H2 + O22 H2O 有还原性 H2+CuOCu+ H2O 用于冶炼金属 电解水可得到氢气 2 H2O2H2+ O2，但耗用电能 不能广泛使用的原因：制取氢气成本太高且贮存困难 、氢气的实验室制法 原理：Zn + H2SO4 = ZnSO4 +H2 收集方法：向下排空法（密度比空气下） 、排水法（难溶于水） 不可用浓盐酸的原因 浓盐酸有强挥发性 ； 不可用浓硫酸或硝酸的原因 浓硫酸和硝酸有强氧化性 、正在推广或使用的新能源：太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能 8 / 8 附：初中要求掌握的两种实验室制取气体的装置： 一、 固 + 固 气体 发生装置图： 制取氧气：反应原理：2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 2KClO32KCl+3O2 二、固 + 液气体 发生装置图： 制取氧气： 反应原理：2H2O2 2H2O + O2 制取二氧化碳：反应原理： CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 制取氢气： 反应原理：ZnH2SO4 = ZnSO4H2 MnO2 MnO2