第七單元 燃料及其應(yīng)用 知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

第七單元燃料及其應(yīng)用第一節(jié)燃燒和滅火燃燒定義：通常的燃燒是指可燃物跟氧氣發(fā)生的一種發(fā)光、放熱的劇烈的氧化反應(yīng)。（1）白磷白磷紅磷熱水①②③白磷熱水氧氣（2）探究燃燒的條件（本實(shí)驗(yàn)要在通風(fēng)櫥或抽風(fēng)設(shè)備下進(jìn)行）：

【實(shí)驗(yàn)操作】a.如右圖（1），在500mL的燒杯中注入400mL熱水，并放入用硬紙圈圈住的一小塊白磷。在燒杯上蓋一片薄銅片，銅片上一端放一小堆干燥的紅磷，另一端放一小塊已用濾紙吸去表面上水的白磷，觀察現(xiàn)象。

b.如右圖（2），用導(dǎo)管對(duì)準(zhǔn)上述燒杯中的白磷，通入少量氧氣（或空氣），觀察現(xiàn)象。

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】a.銅片上的白磷燃燒，銅片上的紅磷和水中的白磷沒有燃燒。b.白磷在水下燃燒。

【實(shí)驗(yàn)分析】如右圖（1）。

①與②對(duì)比，說明：物質(zhì)是否發(fā)生燃燒與可燃物燃燒所需要的溫度有關(guān)。

①與（1）白磷白磷紅磷熱水①②③白磷熱水氧氣（2）通風(fēng)櫥是一種不完善的尾氣處理裝置，若改進(jìn)上述實(shí)驗(yàn)，可將紅磷和白磷裝入密閉的容器內(nèi)（還要套一個(gè)氣球），這樣便于進(jìn)行尾氣處理。燃燒的條件：①可燃物；②與氧氣（或空氣）接觸；③溫度達(dá)到著火點(diǎn)。

【注意事項(xiàng)】①著火點(diǎn)不是固定不變的。對(duì)固體燃料來說，著火點(diǎn)的高低跟表面積的大小、顆?？上У拇旨?xì)、導(dǎo)熱系數(shù)的大小等都有關(guān)系。

②并非所有的燃燒都需要氧氣，如氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫。

③只有三個(gè)條件全部滿足，燃燒才能發(fā)生。自燃：由緩慢氧化引起的自發(fā)燃燒。滅火滅火的原理：

①清除可燃物或使可燃物與其他物品隔離；

②隔絕氧氣（空氣）；

③降低可燃物的溫度，使其降低到著火點(diǎn)以下。

【注意事項(xiàng)】

①著火點(diǎn)是可燃物著火燃燒時(shí)所需的最低溫度，是物質(zhì)的一種性質(zhì)，不隨外界條件的變化而變化。

②在燃燒的三個(gè)條件中，只需破壞一個(gè)條件就可以使燃燒停止。滅火器泡沫滅火器的反應(yīng)原理：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑干粉滅火器的反應(yīng)原理：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑二氧化碳滅火器內(nèi)盛裝的是液態(tài)二氧化碳，使用時(shí)不會(huì)留下任何痕跡。爆炸定義：可燃物在有限的空間內(nèi)急劇地燃燒，就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)聚積大量的熱，使氣體的體積迅速膨脹而引起爆炸。爆炸還包括物理爆炸，它們是物理變化。除了可燃性氣體能發(fā)生爆炸外，可燃性粉塵如面粉、煤粉等也能發(fā)生爆炸。鼓氣粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)

【實(shí)驗(yàn)操作】取一空金屬罐和小塑料瓶，剪去金屬罐和小塑料瓶的上部，并在金屬罐和小塑料瓶的底側(cè)各打一個(gè)比橡皮管外徑略小的小孔。像右圖那樣連接好裝置，在小塑料瓶中放入干燥的面粉，點(diǎn)燃蠟燭，用塑料蓋蓋住罐。從橡皮管一端快速鼓入大量的空氣，使面粉充滿罐，觀察現(xiàn)象并分析原因。

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】“砰”地一聲響，伴隨一團(tuán)火光產(chǎn)生；放熱；塑料蓋被掀起。

【實(shí)驗(yàn)分析】面粉被吹起后與空氣充分接觸，又被蠟燭點(diǎn)燃。在有限的空間內(nèi)發(fā)生急劇燃燒并放出大量熱，產(chǎn)生的氣浪將塑料蓋掀起，說明可燃性的粉塵在有限的空間內(nèi)急劇燃燒能發(fā)生爆炸。

【注意事項(xiàng)】

①面粉應(yīng)該是干燥的；

②氣囊的作用：使面粉與空氣充分混合。

③鼓氣球與金屬罐之間的連接管可稍長一些，人距離該裝置遠(yuǎn)一些，以防危險(xiǎn)。鼓氣油庫、面粉加工廠、紡織廠和煤礦的礦井內(nèi)等地方必須做的安全措施：通風(fēng)、嚴(yán)禁煙火。第二節(jié)燃料和熱量三大化石燃料：煤、石油、天然氣（均為混合物，并且均為不可再生能源）煤——“工業(yè)的糧食”煤中主要含碳元素。煤燃燒排放的污染物：SO2、NO2、CO、煙塵等。（SO2、NO2可導(dǎo)致酸雨）為了使煤得到綜合利用，可以將煤干餾，即隔絕空氣加強(qiáng)熱，使煤分解為焦炭、煤焦油、煤氣等有用的物質(zhì)。（干餾是化學(xué)變化）石油——“工業(yè)的血液”石油中主要含碳、氫元素。汽車尾氣中的污染物：CO、未燃燒的碳?xì)浠衔铩⒌难趸?、含鉛化合物和煙塵。利用石油中各成分的沸點(diǎn)不同，可以將石油分餾，使石油中各成分分離。（分餾是物理變化）由石油煉制的部分產(chǎn)品和主要用途：溶劑油、汽油、航空煤油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟、瀝青。天然氣天然氣的主要成分是甲烷（沼氣）。甲烷是最簡單的有機(jī)物、相對(duì)分子質(zhì)量最小的有機(jī)物。甲烷的物理性質(zhì)：無色無味的氣體，密度比空氣小，極難溶于水。甲烷的化學(xué)性質(zhì)：可燃性。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。）在我國農(nóng)村，使用沼氣的好處如下：

①可以解決生活用燃料問題；

②改善農(nóng)村環(huán)境、衛(wèi)生狀況；

③提高肥效。可燃冰：科學(xué)家們在海底發(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?？扇急膬?yōu)點(diǎn)：能量高、熱值大，是替代化石燃料的新能源。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)。我們對(duì)待化石燃料的態(tài)度：合理開采、減少使用、綜合利用。化學(xué)反應(yīng)中的能量變化探究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

【實(shí)驗(yàn)操作】在一支試管中加入幾小段鎂條，再加入5mL鹽酸，觀察現(xiàn)象，并用手觸摸試管外部。

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡；放熱；鎂條逐漸變小或消失。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】鎂條與鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并放出熱量。

【化學(xué)方程式】Mg+2HCl=MgCl2+H2↑有些化學(xué)反應(yīng)可以產(chǎn)生熱量，如：可燃物的燃燒；鋁、鎂等金屬和鹽酸反應(yīng)等。

有些化學(xué)反應(yīng)會(huì)吸收熱量，如一些條件為“高溫”的反應(yīng)。使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。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。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。第三節(jié)使用燃料對(duì)環(huán)境的影響燃料燃燒對(duì)空氣的影響酸雨危害的模擬實(shí)驗(yàn)

【實(shí)驗(yàn)操作】向一個(gè)空集氣瓶和一個(gè)充滿SO2的集氣瓶中各加入少量水。分別將表中所列物質(zhì)放入上述兩種液體中，觀察現(xiàn)象。

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】見下表加入的物質(zhì)現(xiàn)象水SO2加水植物葉子或果皮無明顯變化植物葉子或果皮變黃鎂條或鋅粒無明顯變化鎂條或鋅粒表面有氣泡產(chǎn)生大理石或石灰石無明顯變化大理石或石灰石表面有氣泡產(chǎn)生，并且變得粗糙【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】酸雨呈酸性，能與多種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。酸雨的危害：

①腐蝕大理石建筑、鋼鐵制品；

②污染江河湖海，使土壤酸化；

③影響水中動(dòng)植物生長，破壞森林、農(nóng)作物的生長。

④直接危害人體健康，甚至使人死亡。酸雨形成的反應(yīng)原理：SO2+H2O=H2SO3，2H2SO3+O2=2H2SO4

來源：含硫煤的燃燒、工廠廢氣、汽車尾氣等排放的氮、硫的氧化物。防治燃料燃燒造成的空氣污染酸雨的防治：

①工廠廢氣處理后排放；

②減少含硫煤的使用或使用脫硫煤；

③改善汽車用燃料（如壓縮天然氣CNG和液化石油氣LPG）；

④減少煤、石油等化石燃料的燃燒，大力開發(fā)使用新燃料、新能源。減少汽車尾氣對(duì)空氣的污染

①改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒方式，以使汽油能夠充分燃燒；

②使用催化凈化裝置，使有害氣體轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)；

③使用無鉛汽油，禁止含鉛物質(zhì)排放。使用和開發(fā)新的燃料及能源乙醇乙醇俗稱酒精，化學(xué)式為C2H5OH。乙醇的物理性質(zhì)：無色、有特殊氣味的液體，易揮發(fā)，易溶于水（能與水以任意比例互溶），并能溶解多種有機(jī)物。乙醇具有可燃性：C2H5OH+3O22CO2+3H2O乙醇的用途：用作酒精燈、火鍋、內(nèi)燃機(jī)等的燃料；重要的化工原料；制成車用乙醇汽油；制造消毒劑；制造醋酸、飲料、香精、染料等。車用乙醇汽油：車用乙醇汽油是將變形燃料乙醇和汽油以一定的比例混合而形成的一種汽車燃料。使用車用乙醇汽油的好處：

①節(jié)省石油資源；

②減少汽車尾氣的污染；

③促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。氫氣：見第三單元其他新能源：太陽能、核能、風(fēng)能、地?zé)崮芎统毕艿取５诎藛卧饘俸徒饘俨牧系谝还?jié)金屬材料金屬材料：金屬材料包括純金屬以及它們的合金。金屬的物理性質(zhì)在常溫下一般為固態(tài)（汞為液態(tài)），有金屬光澤（大多數(shù)金屬呈銀白色，銅呈紫紅色，金呈黃色）；導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熔點(diǎn)較高、有延展性、能夠彎曲、硬度較大、密度較大。金屬之最地殼中含量最多的金屬元素——鋁人體中含量最多的金屬元素——鈣目前世界年產(chǎn)量最多的金屬——鐵（鐵＞鋁＞銅）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬——銀（銀＞銅＞金＞鋁）熔點(diǎn)最高的金屬——鎢熔點(diǎn)最低的金屬——汞硬度最大的金屬——鉻密度最大的金屬——鋨密度最小的金屬——鋰金屬的分類

黑色金屬：通常指鐵、錳、鉻及它們的合金。黑色金屬：通常指鐵、錳、鉻及它們的合金。有色金屬：通常是指除黑色金屬以外的其他金屬。重金屬：如銅、鋅、鉛等輕金屬：如鈉、鎂、鋁等金屬的應(yīng)用

物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途，但這不是唯一的決定因素。在考慮物質(zhì)的用途時(shí)，還需要考慮價(jià)格、資源、是否美觀、使用是否便利，以及廢料是否易于回收和對(duì)環(huán)境的影響等多種因素。銅、鋁——電線——導(dǎo)電性好、價(jià)格低廉鎢——燈絲——熔點(diǎn)高鉻——電鍍——硬度大鐵——菜刀、鐮刀、錘子等汞——體溫計(jì)液柱銀——保溫瓶內(nèi)膽鋁——“銀粉”、錫箔紙合金：由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)。

合金是混合物。金屬氧化物不是合金。目前已制得的純金屬只有90多種，而合金已達(dá)幾千種。合金的硬度一般比組成它的純金屬的硬度大，抗腐蝕性強(qiáng)。合金的熔點(diǎn)一般比組成它的純金屬的熔點(diǎn)低。常見的合金：合金鐵的合金銅合金焊錫鈦和鈦合金形狀記憶合金生鐵鋼黃銅青銅成分含碳量2%～4.3%含碳量0.03%～2%銅鋅合金銅錫合金鉛錫合金鈦鎳合金備注不銹鋼是含鉻、鎳的鋼，具有抗銹蝕性能。生鐵較脆，鋼鐵具有韌性。生鐵常制成暖氣片。紫銅是純銅熔點(diǎn)低見下具有形狀記憶效應(yīng)鈦和鈦合金：被認(rèn)為是21世紀(jì)的重要金屬材料，鈦合金與人體具有良好的“相容性”，可用來造人造骨。

鈦和鈦合金的優(yōu)點(diǎn)：①熔點(diǎn)高、密度?。虎诳伤苄院?、易于加工、機(jī)械性能好；③抗腐蝕性能好。生鐵和鋼性能不同的原因：含碳量不同。第二節(jié)金屬的化學(xué)性質(zhì)金屬與氧氣的反應(yīng)鎂、鋁：在常溫下能與空氣中的氧氣反應(yīng)：2Mg+O22MgO4Al+3O2=2Al2O3鋁的抗腐蝕性能好的原因：鋁在空氣中與氧氣反應(yīng)，其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進(jìn)一步氧化。鐵、銅在常溫下、干燥的環(huán)境中，幾乎不與氧氣反應(yīng)，但在潮濕的空氣中會(huì)生銹。鐵、銅在高溫時(shí)能與氧氣反應(yīng)：3Fe+2O2Fe3O42Cu+O22CuO金即使在高溫時(shí)也不與氧氣反應(yīng)。金屬與酸的反應(yīng)：活潑金屬＋酸→鹽＋H2↑描述現(xiàn)象時(shí)，需要注意：①如果有鐵、銅元素參加反應(yīng)，一定要注意溶液顏色的變化；②反應(yīng)放熱，但是只有鎂和酸反應(yīng)時(shí)放熱現(xiàn)象明顯。置換反應(yīng)：由一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)是置換反應(yīng)。

當(dāng)鐵單質(zhì)參加置換反應(yīng)時(shí)，生成物中的鐵元素呈+2價(jià)。常見金屬在溶液中的活動(dòng)性順序：

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu

金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱在金屬活動(dòng)性順序里，金屬的位置越靠前，它的活動(dòng)性就越強(qiáng)。在金屬活動(dòng)性順序里，位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸（不可以用濃硫酸和硝酸）中的氫。在金屬活動(dòng)性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液里置換出來。鉀、鈣、鈉不符合這一條。它們會(huì)先和水反應(yīng)生成堿和氫氣，然后堿和鹽反應(yīng)。金屬與鹽溶液的反應(yīng)：金屬＋鹽→另一金屬＋另一鹽（條件：“前換后，鹽可溶”）

在活動(dòng)性順序中，金屬的距離大的，反應(yīng)先發(fā)生。一個(gè)置換反應(yīng)結(jié)束后，另一個(gè)置換反應(yīng)才會(huì)發(fā)生。如在硫酸亞鐵和硫酸銅的混合溶液中加入鋅粒，鋅會(huì)先和硫酸銅反應(yīng)，反應(yīng)完畢后鋅才和硫酸亞鐵反應(yīng)。“濕法冶金”的反應(yīng)原理：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4Fe2+的鹽溶液是淺綠色的，F(xiàn)e3+的鹽溶液是黃色的，Cu2+的鹽溶液是藍(lán)色的。比較Cu、Fe、Ag三種金屬的活動(dòng)性順序使用鐵、銀和溶液，一次性得出結(jié)果：

操作及現(xiàn)象：把鐵、銀分別放入硫酸銅溶液中，鐵表面沒有現(xiàn)象；而銀表面會(huì)附著一層紅色物質(zhì)，并且溶液會(huì)由藍(lán)色逐漸變?yōu)闊o色。使用銅、硫酸亞鐵溶液和硝酸銀溶液，一次性得出結(jié)果：

操作及現(xiàn)象：把銅分別放入硫酸亞鐵溶液和硝酸銀溶液中，硫酸亞鐵溶液沒有現(xiàn)象；而在硝酸銀溶液中，銅表面會(huì)附著一層白色物質(zhì)，溶液由無色逐漸變?yōu)樗{(lán)色。選用試劑時(shí)，要根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表將三種金屬排序，然后將排在中間的金屬變成鹽溶液，或者將排在兩邊的金屬變成鹽溶液，這樣才能一次性得出結(jié)果。第三節(jié)金屬資源的利用和保護(hù)礦石：工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。

常見的礦石及主要成分：赤鐵礦（Fe2O3）、磁鐵礦（Fe3O4）、黃鐵礦（FeS2）、菱鐵礦（FeCO3）、鋁土礦（Al2O3）、黃銅礦（CuFeS2）、輝銅礦（Cu2S）等。鐵的冶煉實(shí)驗(yàn)室——一氧化碳還原氧化鐵工業(yè)——高爐煉鐵設(shè)備：高爐（圖見書17頁）。原料：鐵礦石（赤鐵礦或磁鐵礦）、焦炭、石灰石、（空氣）。反應(yīng)原理：C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅（SiO2）轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣（CaSiO3）。產(chǎn)品：生鐵（實(shí)驗(yàn)室中“煉”出的鐵不含碳，而工業(yè)生產(chǎn)中煉出的鐵含碳）。含雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物的有關(guān)計(jì)算

當(dāng)參加反應(yīng)的物質(zhì)含雜質(zhì)時(shí)，先要把含雜質(zhì)的物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量，再進(jìn)行計(jì)算。

一般利用該公式及其變形：。

【例題】1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是多少？

【解法1】 1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：

設(shè)生成的鐵的質(zhì)量為x。

折合為含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為

答：800t氧化鐵理論上可以煉出生鐵的質(zhì)量為583t。

【解法2】 設(shè)理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為x。（x不是純物質(zhì)的質(zhì)量，不能直接代入計(jì)算）

1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：

答：800t氧化鐵理論上可以煉出生鐵的質(zhì)量為583t。植物油干燥劑鐵生銹的實(shí)驗(yàn)（見右圖）

【實(shí)驗(yàn)器材】大試管、試管夾（帶鐵夾的鐵架臺(tái)）、膠塞、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、潔凈無銹的鐵釘、棉花和干燥劑氯化鈣等。

【實(shí)驗(yàn)過程】取三根潔凈無銹的鐵釘，一根放在盛有蒸餾水的試管中，并使鐵釘外露一半；一根放在用植物油密封的蒸餾水中；一根放在干燥的空氣中，注意每天觀察鐵釘銹蝕的現(xiàn)象，連續(xù)觀察約一周。

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】第一個(gè)試管中的鐵釘生銹，而第二、三個(gè)試管中沒有明顯現(xiàn)象。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】鐵生銹實(shí)際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣共同作用的結(jié)果。

【注意事項(xiàng)】

第二個(gè)試管內(nèi)沒有現(xiàn)象，證明了鐵釘生銹需要氧氣；

第三個(gè)試管內(nèi)沒有現(xiàn)象，證明了鐵釘生銹需要水蒸氣。

植物油干燥劑除去鐵銹的方法物理方法：刀刮、砂紙打磨。化學(xué)方法：少量、多次地滴加稀鹽酸或稀硫酸。防止鐵制品生銹的方法保持鐵制品的潔凈、干燥；擦干后涂一層保護(hù)膜（作用：隔絕空氣、防水）。具體方法如下：物理方法——刷漆（油漆或銀粉）、涂油化學(xué)方法——電鍍其它金屬（鉻或鋅）、烤藍(lán)制成不銹鋼。金屬資源的保護(hù)措施：

①防止金屬的腐蝕；

②回收利用廢舊金屬；

③有計(jì)劃、合理地開采礦物；

④尋找金屬的代用品。（例如用塑料來代替鋼和其他合金制造管道、齒輪和汽車外殼等）

意義：節(jié)約金屬資源和能源，降低金屬的生產(chǎn)成本，減少對(duì)環(huán)境的污染。多功能瓶下面是多功能瓶